Mikrowellen-Technik - Prinzip und Anwendung der HF-Leiterplatte

1, Was ist HF-Leiterplatte?

Hochfrequenz wird als HF bezeichnet, Hochfrequenz ist die Hochfrequenz Stromplatte, es ist eine Art Hochfrequenz Wechselstrom elektromagnetische Wellenabkürzung. Wechselstrom, der sich weniger als 1000-mal pro Sekunde ändert, wird Niederfrequenzstrom genannt, und dieser größer als 1000-mal wird Hochfrequenzstrom genannt, und Hochfrequenz ist ein solcher Hochfrequenzstrom.

HF-Schaltung bezieht sich auf die Schaltung, die die elektromagnetische Wellenlänge des Signals in der gleichen Größenordnung wie die Größe der Schaltung oder des Geräts verarbeitet. Zu diesem Zeitpunkt muss die Schaltung aufgrund der Beziehung zwischen der Größe des Geräts und der Größe des Drahtes durch die Theorie der verteilten Parameter behandelt werden. Diese Art von Schaltung kann als HF-Schaltung angesehen werden, und es gibt keine strenge Anforderung an seine Frequenz. Zum Beispiel muss die Fernübertragungs-AC-Übertragungsleitung (50 oder 60 Hz) manchmal durch HF-Theorie behandelt werden.

2, Prinzip und Entwicklung von HF-SchaltungBrett

Das wichtigste Anwendungsgebiet der HF-Schaltung ist die drahtlose Kommunikation. Abbildung A ist das Blockdiagramm eines typischen drahtlosen Kommunikationssystems. Im Folgenden wird dieses System als Beispiel genommen, um die Rolle der HF-Schaltung im gesamten drahtlosen Kommunikationssystem zu analysieren.

Abbildung A: Blockdiagramm des typischen HF-Systems

Dies ist ein Systemmodell des drahtlosen Kommunikations-Transceivers, der Senderschaltung, Empfängerschaltung und Kommunikationsantenne umfasst. Dieser Transceiver kann in der persönlichen Kommunikation und drahtlosen lokalen Netzwerk verwendet werden. In diesem System soll der digitale Verarbeitungsteil hauptsächlich das digitale Signal, einschließlich Abtastung, Kompression, Codierung usw., und dann durch den A-D-Konverter in analoge Form in analoge Signalschaltungseinheit verarbeiten.

Die analoge Signalschaltung ist in zwei Teile unterteilt: den Sendeteil und den Empfangsteil.

Die Hauptfunktion des Sendeteils ist: Der niederfrequente Analogsignalausgang von der D-A-Umwandlung und der Hochfrequenzträger, der vom lokalen Oszillator bereitgestellt wird, werden durch den Mischer in Hochfrequenzmodulationssignale umgewandelt, und die Hochfrequenzsignale werden durch die Antenne in den Raum ausgestrahlt. Die Hauptfunktion des Empfangsteils ist: Das Raumstrahlungssignal wird durch die Antenne mit dem Empfangskreis gekoppelt, das empfangene schwache Signal wird durch den rauscharmen Verstärker verstärkt, und das lokale Schwingungssignal wird durch den Mischer in das Signal umgewandelt, das die IF-Signalkomponente enthält. Die Funktion des Filters besteht darin, das nützliche If-Signal herauszufiltern, dann den A-und D-Konverter einzugeben, um es in digitales Signal umzuwandeln, und dann das digitale Verarbeitungsteil zur Verarbeitung einzugeben.

Als nächstes werden die Zusammensetzung und Eigenschaften einer allgemeinen HF-Schaltung für den Low Noise Verstärker (LNA) im Blockdiagramm von Abbildung a diskutiert.

Abbildung B zeigt das Leiterplattendiagramm dieses Verstärkers am Beispiel tga4506-sm der Firma TriQuint. Beachten Sie, dass das Eingangssignal über ein abgestimmtes Filternetzwerk in das Verstärkermodul eingegeben wird. Im Allgemeinen wird die gemeinsame Emitterstruktur des Transistors im Verstärkermodul verwendet, und seine Eingangsimpedanz muss der Ausgangsimpedanz des Filters vor dem rauscharmen Verstärker entsprechen, um die beste Übertragungsleistung und den minimalen Reflexionskoeffizienten sicherzustellen. Diese Abstimmung ist für den Entwurf von HF-Schaltungen notwendig. Darüber hinaus muss die Ausgangsimpedanz des LNA mit der Eingangsimpedanz des Mischers am hinteren Ende übereinstimmen, was sicherstellen kann, dass das Ausgangssignal des Verstärkers vollständig und ohne Reflexion in den Mischer eingegeben werden kann. Diese übereinstimmenden Netzwerke bestehen aus Mikrostreifenleitungen und manchmal unabhängigen passiven Geräten. Ihre elektrischen Eigenschaften bei hohen Frequenzen unterscheiden sich jedoch deutlich von denen bei niedrigen Frequenzen. Es kann auch von der Abbildung gesehen werden, dass die Microstrip-Linie tatsächlich ein kupferplattierter Streifen mit einer bestimmten Länge und Breite ist, und die Microstrip-Linie ist mit Blattwiderstand, Kondensator und Induktivität verbunden.

Abbildung B tga4506-sm PCB Layout

In der Theorie der Elektronik, wenn der Strom durch den Leiter fließt, wird das Magnetfeld um den Leiter gebildet; Wenn der Wechselstrom durch den Leiter fließt, wird das elektromagnetische Wechselfeld um den Leiter gebildet, der elektromagnetische Welle genannt wird.

Wenn die Frequenz der elektromagnetischen Welle niedriger als 100kHz ist, wird die elektromagnetische Welle von der Oberfläche absorbiert und kann keine effektive Übertragung bilden. Wenn die Frequenz der elektromagnetischen Welle jedoch höher als 100kHz ist, kann sich die elektromagnetische Welle in der Luft ausbreiten und durch die Ionosphäre am äußeren Rand der Atmosphäre reflektieren, um eine Fernübertragungsfähigkeit zu bilden. Wir nennen die hochfrequente elektromagnetische Welle mit Fernübertragungsfähigkeit als Hochfrequenz. Hochfrequenzschaltung besteht im Wesentlichen aus passiven Komponenten, aktiven Komponenten und passiven Netzwerken. Die Frequenzeigenschaften von Komponenten, die in Hochfrequenzschaltung verwendet werden, unterscheiden sich von denen in Niederfrequenzschaltung. Passive lineare Komponenten in Hochfrequenzschaltung sind hauptsächlich Widerstand (Kondensator), Kondensator (Kondensator) und Induktor (Kondensator).

Im Bereich der elektronischen Technologie unterscheiden sich die Eigenschaften der HF-Leiterplatte von gewöhnlichen Niederfrequenz-Leiterplatten. Der Hauptgrund ist, dass sich die Eigenschaften der Schaltung unter Hochfrequenzbedingungen von denen unter Niederfrequenzbedingungen unterscheiden, so dass wir die Theorie der Hochfrequenzschaltung verwenden müssen, um das Arbeitsprinzip der Hochfrequenzschaltung zu verstehen. Bei hoher Frequenz haben Streumkapazität und Streuminduktivität großen Einfluss auf die Schaltung. Streudinduktivität liegt in der Leiterverbindung und der inneren Selbstinduktivität des Bauteils selbst vor. Zwischen Leitern der Schaltung und zwischen Komponenten und Masse besteht eine Streumkapazität. In der Niederfrequenzschaltung haben diese Streuparameter wenig Einfluss auf die Leistung der Schaltung. Mit der Zunahme der Frequenz wird der Einfluss von Streuparametern immer ernster. In den frühen VHF-Band-TV-Receivern ist der Einfluss der Streumkapazität so groß, dass es nicht mehr notwendig ist, zusätzliche Kondensatoren hinzuzufügen.

Darüber hinaus gibt es Hauteffekt in HF-Schaltung. Im Gegensatz zu Gleichstrom fließt der Strom unter Gleichstrom durch den gesamten Leiter, während er auf der Leiteroberfläche mit hoher Frequenz fließt. Infolgedessen ist der hochfrequente Wechselstromwiderstand größer als der Gleichstromwiderstand.

Ein weiteres Problem in der Hochfrequenz-Leiterplatte ist die Wirkung elektromagnetischer Strahlung. Wenn die Frequenz zunimmt, wird die Schaltung zu einem Radiator, wenn die Wellenlänge mit der Schaltungsgröße 12 vergleichbar ist. Zu dieser Zeit wird es verschiedene Kopplungseffekte zwischen Schaltungen, zwischen Schaltungen und externer Umgebung geben, was zu vielen Interferenzproblemen führt. Diese Probleme sind bei niedrigen Frequenzen oft irrelevant.

Mit der Entwicklung der Kommunikationstechnologie steigt die Häufigkeit der Kommunikationsgeräte von Tag zu Tag. Hochfrequenzschaltungen (RF) und Mikrowellen (MW) sind in Kommunikationssystemen weit verbreitet. Der Konstruktion von Hochfrequenzschaltungen wurde von der Industrie besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Neue Halbleiterbauelemente machen digitale Hochgeschwindigkeitssysteme und analoge Hochfrequenzsysteme weiter expandieren. Die Trägerfrequenz des Mikrowellen-Hochfrequenz-Identifikationssystems (RFID) ist 915MHz und 2450MHz; Die Trägerfrequenz des globalen Ortungssystems (GPS) ist 1227.60mhz und 1575.42MHz; Die HF-Schaltung im persönlichen Kommunikationssystem arbeitet bei 1.9GHz und kann in das persönliche Kommunikationsterminal mit kleinerer Größe integriert werden; 4GHz Uplink ist in C-Band Satellitenübertragungs-Kommunikationssystem Kommunikationslink und 6GHz Downlink Kommunikationslink enthalten. Normalerweise liegt die Betriebsfrequenz dieser Schaltungen über 1GHz, und mit der Entwicklung der Kommunikationstechnologie wird dieser Trend fortgesetzt. Es braucht jedoch nicht nur spezielle Geräte und Geräte, sondern auch theoretisches Wissen und praktische Erfahrung, die nicht in DC- und Niederfrequenzschaltungen eingesetzt werden.