СВЧ технология - Принципы и применение радиочастотных плат

1 Что такое радиочастотная плата?

Радиочастотная сокращенная RF, радиочастота - это радиочастотная электрическая панель, которая является аббревиатурой высокочастотных электромагнитных волн переменного тока. Переменный ток, изменяющийся менее 1000 раз в секунду, называется низкочастотным током, а ток более 1000 раз называется высокочастотным током, радиочастота - это высокочастотный ток.

Радиочастотная схема - это схема, которая обрабатывает электромагнитную длину волны сигнала и имеет тот же размер, что и схема или устройство. На этом этапе из - за зависимости между размером устройства и размером провода схема должна обрабатываться с помощью теории параметров распределения. Эта схема может рассматриваться как радиочастотная схема, которая не имеет строгих требований к ее частоте. Например, линии передачи переменного тока (50 или 60 Гц), передаваемые на большие расстояния, иногда требуют радиочастотной теории.

Принцип и развитие радиочастотных плат

Наиболее важной областью применения радиочастотных схем является беспроводная связь. Рисунок А представляет собой блок - схему типичной системы беспроводной связи. Ниже приводится пример этой системы для анализа роли радиочастотных схем во всей системе беспроводной связи.

Рисунок A: Блок - схема типичной радиочастотной системы

Это системная модель приемопередатчика беспроводной связи, которая включает в себя цепь передатчика, цепь приемника и антенну связи. Этот приемопередатчик может использоваться для личной связи и беспроводной локальной сети. В этой системе цифровая часть обработки в основном обрабатывает цифровые сигналы, включая отбор проб, сжатие, кодирование и т. Д. Затем аналоговая форма преобразуется в аналоговую сигнальную схему через преобразователь A / D.

Схема аналогового сигнала состоит из двух частей: передающей и приемной.

Основными функциями передающей части являются преобразование низкочастотного аналогового сигнала, выводимого с помощью смесителя, и высокочастотного преобразования несущей, обеспечиваемого локальным генератором, в радиочастотно - модулированный сигнал, а также излучение радиочастотного сигнала в пространство через антенну. Основными функциями приемной части являются: сигнал космического излучения соединяется с приемной цепью через антенну, полученный слабый сигнал усиливается через усилитель с низким уровнем шума, а местный колебательный сигнал преобразуется в сигнал, содержащий компонент сигнала средней частоты, через смеситель. Функция фильтра состоит в том, чтобы отфильтровать полезные сигналы if, затем ввести преобразователь A / D, чтобы преобразовать их в цифровые сигналы, а затем войти в раздел цифровой обработки для обработки.

Затем состав и характеристики универсальных RF - схем для малошумных усилителей (LNA) будут рассмотрены в блок - схеме на рисунке a.

На рисунке B показана схема монтажной платы усилителя, например, tga4506 sm компании TriQuint. Обратите внимание, что входной сигнал вводится в модуль усилителя через сеть фильтра соответствия. Как правило, модуль усилителя имеет конэмиссионную структуру транзистора, входное сопротивление которого должно соответствовать выходному сопротивлению переднего фильтра низкошумного усилителя, чтобы обеспечить оптимальную мощность передачи и минимальный коэффициент отражения. Такое соответствие необходимо для проектирования RF - схем. Кроме того, выходное сопротивление LNA должно соответствовать входному сопротивлению заднего смесителя, что гарантирует, что выходной сигнал усилителя может быть введен в смеситель полностью без отражения. Эти сети соответствия состоят из микроволновых линий и иногда отдельных пассивных устройств. Однако их электрические характеристики при высоких частотах сильно отличаются от электрических характеристик при низких частотах. На рисунке также видно, что микрополосная линия на самом деле представляет собой медную оболочку определенной длины и ширины, которая соединяется с пластинчатыми резисторами, конденсаторами и индуктивностью.

Модель TGA506 SM PCB

В теории электроники, когда ток течет через проводник, вокруг него образуется магнитное поле; Когда переменный ток проходит через проводник, вокруг него образуется переменное электромагнитное поле, называемое электромагнитными волнами.

Когда частота электромагнитных волн ниже 100 кГц, электромагнитные волны поглощаются поверхностью и не могут образовывать эффективную передачу. Однако, когда частота электромагнитных волн превышает 100 кГц, электромагнитные волны могут распространяться по воздуху и отражаться ионосферой на внешней границе атмосферы, создавая способность к передаче на большие расстояния. Мы называем высокочастотные электромагнитные волны с возможностью передачи на большие расстояния радиочастотами. ВЧ - схемы в основном состоят из пассивных элементов, активных элементов и пассивных сетей. Частотные характеристики элементов, используемых в высокочастотных схемах, отличаются от характеристик элементов в низкочастотных схемах. Пассивные линейные элементы в высокочастотных схемах в основном включают сопротивление (емкость), емкость (емкость) и индуктивность (емкость).

В области электронных технологий характеристики радиочастотных плат отличаются от характеристик обычных низкочастотных плат. Основная причина заключается в том, что характеристики схемы в высокочастотных условиях отличаются от характеристик низкочастотных, поэтому нам нужно использовать теорию радиочастотных схем, чтобы понять принцип работы радиочастотных схем. На высоких частотах рассеянная емкость и индуктивность рассеяния оказывают большое влияние на цепь. Чувствительность рассеяния присутствует во внутренней самооценке соединения проводника и самого элемента. Пропускная емкость присутствует между проводниками схемы, а также между компонентом и заземлением. В низкочастотных схемах эти параметры рассеяния мало влияют на производительность схемы. По мере увеличения частоты влияние параметров рассеяния становится все более серьезным. В ранних телевизионных приемниках VHF - диапазона влияние рассеянной емкости было настолько значительным, что больше не было необходимости добавлять дополнительные конденсаторы.

Кроме того, в радиочастотных схемах существует эффект скининга. В отличие от постоянного тока, ток течет через весь проводник в условиях постоянного тока, а на поверхности проводника в условиях высокой частоты. В результате высокочастотное сопротивление AC больше, чем сопротивление DC.

Другой проблемой высокочастотных плат является воздействие электромагнитного излучения. По мере увеличения частоты, когда длина волны соответствует размеру схемы 12, схема становится излучателем. На этом этапе между схемами, между схемами и внешней средой возникают различные эффекты связи, что приводит к множеству проблем с помехами. Эти проблемы часто не имеют значения при низких частотах.

С развитием коммуникационных технологий частота оборудования связи увеличивается. Радиочастотные (RF) и микроволновые (MW) схемы широко используются в системах связи. Конструкция высокочастотных схем всегда привлекала особое внимание промышленности. Новые полупроводниковые приборы постоянно расширяют высокоскоростные цифровые системы и высокочастотные аналоговые системы. Системы микроволновой радиочастотной идентификации (RFID) имеют несущую частоту 915 МГц и 2450 МГц; несущая частота Глобальной системы позиционирования (GPS) составляет 1227,60 МГц и 1575,42 МГц, соответственно; Радиочастотные схемы в системах личной связи работают на частоте 1,9 ГГц и могут быть интегрированы в более мелкие терминалы личной связи; Входящие линии связи на частоте 4 ГГц включены в коммуникационные линии системы спутникового вещания в диапазоне С и линии связи по нисходящей линии связи на частоте 6 ГГц. Как правило, эти схемы работают на частотах выше 1 ГГц, и эта тенденция будет продолжаться по мере развития коммуникационных технологий. Однако он требует не только специального оборудования и устройств, но и теоретических знаний и практического опыта, которых нет в схемах постоянного тока и низких частот.