רכיבים פסיביים במעגלי RF
נגדים, קבלים, אנטנות... למד על רכיבים פסיביים המשמשים במערכות RF.
מערכות RF אינן שונות באופן מהותי מסוגים אחרים של מעגלים חשמליים. אותם חוקי פיזיקה חלים, וכתוצאה מכך הרכיבים הבסיסיים המשמשים בתכנוני RF נמצאים גם במעגלים דיגיטליים ובמעגלים אנלוגיים בתדר נמוך.
עם זאת, תכנון RF כרוך במערכת ייחודית של אתגרים ויעדים, וכתוצאה מכך המאפיינים והשימושים של רכיבים דורשים התייחסות מיוחדת כאשר אנו פועלים בהקשר של RF. כמו כן, חלק מהמעגלים המשולבים מבצעים פונקציונליות ספציפית מאוד למערכות RF - הם אינם משמשים במעגלים בתדר נמוך וייתכן שלא יובנו היטב על ידי אלו שיש להם ניסיון מועט בטכניקות תכנון RF.
לעתים קרובות אנו מסווגים רכיבים כאקטיביים או פסיביים, וגישה זו תקפה באותה מידה בתחום ה-RF. החדשות דנות ברכיבים פסיביים ספציפית ביחס למעגלי RF, והעמוד הבא מכסה רכיבים אקטיביים.
קבלים
קבל אידיאלי יספק בדיוק את אותה פונקציונליות עבור אות של 1 הרץ ואות של 1 גיגה-הרץ. אבל רכיבים אף פעם לא אידיאליים, וחוסר האידיאליות של קבל יכול להיות משמעותי למדי בתדרים גבוהים.
"C" מתאים לקבל האידיאלי הקבור בין כל כך הרבה אלמנטים טפיליים. יש לנו התנגדות לא אינסופית בין הלוחות (RD), התנגדות טורית (RS), השראות טורית (LS) וקיבול מקבילי (CP) בין פדי המעגל המודפס למישור ההארקה (אנו מניחים שמדובר ברכיבים להרכבה משטחית; עוד על כך בהמשך).
חוסר האידיאליות המשמעותי ביותר כשאנחנו עובדים עם אותות בתדר גבוה הוא ההשראות. אנו מצפים שהעכבה של קבל תפחת ללא הרף ככל שהתדר עולה, אך נוכחות ההשראות הטפילית גורמת לעכבה לרדת בתדר התהודה העצמית ואז להתחיל לעלות:
נגדים, וכו'.
אפילו נגדים יכולים להיות בעייתיים בתדרים גבוהים, מכיוון שיש להם השראות טורית, קיבול מקבילי וקיבול טיפוסי הקשור לפדי PCB.
וזה מעלה נקודה חשובה: כשעובדים עם תדרים גבוהים, אלמנטים טפיליים במעגלים נמצאים בכל מקום. לא משנה כמה פשוט או אידיאלי אלמנט התנגדותי, עדיין צריך לארוז אותו ולהלחים אותו למעגל מודפס, והתוצאה היא טפילים. אותו הדבר חל על כל רכיב אחר: אם הוא ארוז ומולחם ללוח, אלמנטים טפיליים נוכחים.
גבישים
המהות של תדר רדיו היא מניפולציה של אותות בתדר גבוה כך שיעבירו מידע, אך לפני שאנחנו מניפולציות עלינו לייצר. כמו בסוגים אחרים של מעגלים, גבישים הם אמצעי בסיסי ליצירת ייחוס תדר יציב.
עם זאת, בתכנון דיגיטלי ואותות מעורבים, לעתים קרובות מעגלים מבוססי גבישים אינם דורשים את הדיוק שגביש יכול לספק, וכתוצאה מכך קל להיות רשלניים בכל הנוגע לבחירת גבישים. מעגל RF, לעומת זאת, עשוי להיות בעל דרישות תדר מחמירות, וזה דורש לא רק דיוק תדר ראשוני אלא גם יציבות תדר.
תדר התנודה של גביש רגיל רגיש לשינויי טמפרטורה. חוסר היציבות בתדר הנובע מכך יוצר בעיות עבור מערכות RF, במיוחד מערכות שייחשפו לשינויים גדולים בטמפרטורת הסביבה. לכן, מערכת עשויה להזדקק למתנד גביש TCXO, כלומר, מתנד גביש מפצה טמפרטורה. התקנים אלה משלבים מעגלים המפצים על שינויי התדר של הגביש:
אנטנות
אנטנה היא רכיב פסיבי המשמש להמרת אות חשמלי RF לקרינה אלקטרומגנטית (EMR), או להיפך. עם רכיבים ומוליכים אחרים אנו מנסים למזער את השפעות ה-EMR, ועם אנטנות אנו מנסים לייעל את יצירת או קליטת ה-EMR בהתאם לצורכי היישום.
מדע האנטנות אינו דבר פשוט כלל. גורמים שונים משפיעים על תהליך הבחירה או התכנון של אנטנה אופטימלית עבור יישום מסוים. ל-AAC יש שני מאמרים (לחצו כאן וכאן) המספקים מבוא מצוין למושגי אנטנה.
תדרים גבוהים יותר מלווים באתגרי תכנון שונים, אם כי חלק האנטנה של המערכת יכול למעשה להפוך לפחות בעייתי ככל שהתדר עולה, מכיוון שתדרים גבוהים יותר מאפשרים שימוש באנטנות קצרות יותר. כיום מקובל להשתמש ב"אנטנת שבב", המולחמת למעגל מודפס כמו רכיבים אופייניים להרכבה משטחית, או באנטנת PCB, שנוצרת על ידי שילוב עקבה שתוכננה במיוחד במערך ה-PCB.
תַקצִיר
רכיבים מסוימים נפוצים רק ביישומי RF, ואחרים חייבים להיבחר ולממש בזהירות רבה יותר בגלל התנהגותם הלא אידיאלית בתדר גבוה.
רכיבים פסיביים מפגינים תגובת תדר לא אידיאלית כתוצאה מהשראות וקיבול טפיליים.
יישומי RF עשויים לדרוש גבישים מדויקים ו/או יציבים יותר מאשר גבישים הנפוצים במעגלים דיגיטליים.
אנטנות הן רכיבים קריטיים שיש לבחור בהתאם למאפיינים ולדרישות של מערכת RF.
מיקרוגל Si Chuan Keenlion מציע מבחר גדול בתצורות פס צר ופס רחב, המכסות תדרים מ-0.5 עד 50 גיגה-הרץ. הם מתוכננים להתמודד עם הספק קלט של 10 עד 30 וואט במערכת שידור של 50 אוהם. נעשה שימוש בתכנוני מיקרוסטריפ או סטריפליין, המותאמים לביצועים מיטביים.
זמן פרסום: 3 בנובמבר 2022
