Teknologi Microwave - Prinsip dan aplikasi papan sirkuit RF

Apa papan sirkuit RF? Pcbs RF adalah papan sirkuit cetak yang didedikasikan untuk sirkuit frekuensi radio (RF). PCB RF biasanya terdiri dari substrat terpisah, lapisan konduktif, pads, vias, dll. Keperluan desain dan pembuatan berbeza dari keperluan PCB biasa. Keperluan desain dan pembuatannya berbeza dari yang PCB biasa dan perlu mempertimbangkan ciri-ciri khas isyarat RF.

Frekuensi radio dikatakan sebagai RF, frekuensi radio adalah papan semasa frekuensi radio, ia adalah jenis frekuensi tinggi mengubah perubahan gelombang elektromagnetik semasa. Semasa mengubah yang berubah kurang dari 1000 kali per saat dipanggil semasa frekuensi rendah, dan yang lebih dari 1000 kali dipanggil semasa frekuensi tinggi, dan frekuensi radio adalah semasa frekuensi tinggi.

Sirkuit RF merujuk kepada sirkuit yang memproses panjang gelombang elektromagnetik isyarat dalam tertib ukuran yang sama dengan saiz sirkuit atau peranti. Pada masa ini, kerana hubungan antara saiz peranti dan saiz wayar, sirkuit perlu ditangani oleh teori parameter yang disebarkan. Sirkuit semacam ini boleh dianggap sebagai sirkuit RF, dan tidak ada keperluan ketat pada frekuensinya. Contohnya, garis transmisi AC jarak jauh (50 atau 60 Hz) kadang-kadang perlu ditangani oleh teori RF.

Prinsip dan pembangunan papan sirkuit RF

Medan aplikasi paling penting litar RF adalah komunikasi tanpa wayar. Figur A adalah diagram blok bagi sistem komunikasi tanpa wayar biasa. Berikut mengambil sistem ini sebagai contoh untuk menganalisis peran sirkuit RF dalam seluruh sistem komunikasi tanpa wayar.

Figur A: diagram blok sistem RF tipik

Ini adalah model sistem penerima komunikasi tanpa wayar,yang termasuk sirkuit penerima, sirkuit penerima dan antena komunikasi. Penerima ini boleh digunakan dalam komunikasi peribadi dan rangkaian kawasan setempat tanpa wayar.Dalam sistem ini, bahagian pemprosesan digital adalah terutama untuk memproses isyarat digital, termasuk sampel, pemampatan, pengekodan, dll., dan kemudian melalui penukar A/D menjadi bentuk analog ke unit sirkuit isyarat analog.

The analog signal circuit is divided into two parts: the transmitting part and the receiving part.

Fungsi utama bahagian pemindahan ialah: output isyarat analog frekuensi rendah dari konversi D-A dan pembawa frekuensi tinggi yang disediakan oleh oscilator setempat ditukar ke isyarat modulasi frekuensi radio melalui campuran, dan isyarat frekuensi radio diterangkan ke dalam ruang melalui antena. Fungsi utama bahagian penerima ialah:isyarat radiasi ruang disertai dengan sirkuit penerima melalui antena, isyarat lemah diterima ditambah oleh penambah bunyi rendah, dan isyarat oscilasi setempat ditukar ke dalam isyarat yang mengandungi komponen isyarat IF melalui campuran. Fungsi penapis adalah untuk menapis keluar yang berguna jika isyarat, kemudian masukkan penukar A/D untuk menukarnya ke isyarat digital, dan kemudian masukkan bahagian pemprosesan digital untuk pemprosesan.

Kemudian, komposisi dan ciri-ciri sirkuit RF umum akan dibahas untuk penyampai bunyi rendah (LNA) dalam diagram blok bagi figur a.

Figure B menunjukkan diagram papan sirkuit rf bagi amplifier ini, mengambil tga4506-sm syarikat TriQuint sebagai contoh. Perhatikan bahawa isyarat input adalah input ke modul penyampai melalui rangkaian penapis yang sepadan. Secara umum, struktur penyampai umum transistor digunakan dalam modul penyampai, dan impedance input mesti sepadan dengan impedance output penapis di hadapan penyampai bunyi rendah, untuk memastikan kuasa penyampilan terbaik dan koeficien refleksi minimum. Perpadanan ini diperlukan untuk desain sirkuit RF. Selain itu, impedance output LNA mesti sepadan dengan impedance input mixer di hujung belakang, yang boleh memastikan isyarat output amplifier boleh dimasukkan ke dalam mixer sepenuhnya dan tanpa refleksi. These matching networks are composed of microstrip lines and sometimes independent passive devices. Namun, ciri-ciri elektrik mereka pada frekuensi tinggi agak berbeza dari yang pada frekuensi rendah. Ia juga boleh dilihat dari gambar bahawa garis microstrip sebenarnya adalah garis lapisan tembaga dengan panjang dan lebar tertentu, dan garis microstrip tersambung dengan resistor helaian, kondensator dan induktan.

Bentangan PCB tga4506-sm Figure B

Dalam teori elektronik, apabila arus mengalir melalui konduktor, medan magnetik akan membentuk sekitar konduktor; apabila arus bertukar melewati konduktor, medan elektromagnetik bertukar akan membentuk disekitar konduktor, yang dipanggil gelombang elektromagnetik.

Apabila frekuensi gelombang elektromagnetik lebih rendah dari 100kHz, gelombang elektromagnetik akan diserap oleh permukaan, dan tidak dapat membentuk transmisi yang efektif. Namun, apabila frekuensi gelombang elektromagnetik lebih tinggi dari 100kHz, gelombang elektromagnetik boleh menyebar di udara dan merefleksikan melalui ionosfer di pinggir luar atmosfer untuk membentuk kemampuan pemindahan jarak jauh. Kami memanggil gelombang elektromagnetik frekuensi tinggi dengan kemampuan pemindahan jarak jauh sebagai frekuensi radio. Sirkuit frekuensi tinggi pada dasarnya terdiri dari komponen pasif, komponen aktif dan rangkaian pasif. Karakteristik frekuensi komponen yang digunakan dalam sirkuit frekuensi tinggi berbeza dari yang dalam sirkuit frekuensi rendah. Komponen linear pasif dalam sirkuit frekuensi tinggi adalah kebanyakan resistor (kondensator), kondensator (kondensator) dan induktor (kondensator).

Dalam bidang teknologi elektronik, ciri-ciri RF pcb berbeza dari papan sirkuit frekuensi rendah biasa. Alasan utama ialah bahawa ciri-ciri sirkuit di bawah syarat frekuensi tinggi berbeza dari yang di bawah syarat frekuensi rendah, jadi kita perlu menggunakan teori sirkuit frekuensi radio untuk memahami prinsip kerja sirkuit frekuensi radio. Pada frekuensi tinggi, kapasitasi tersesat dan induktansi tersesat mempunyai pengaruh besar pada sirkuit. Induktan hilang wujud dalam sambungan konduktor dan indutan diri dalaman komponen sendiri. Kapensiensi hilang wujud diantara konduktor sirkuit dan diantara komponen dan tanah. Dalam sirkuit frekuensi rendah, parameter tersesat ini mempunyai sedikit kesan pada prestasi sirkuit. Dengan meningkat frekuensi, pengaruh parameter tersesat semakin serius. Dalam penerima TV Band VHF awal, pengaruh kapasitasi tersesat sangat besar sehingga tidak lagi perlu menambah kapasitasi tambahan.

Selain itu, terdapat kesan kulit dalam sirkuit RF. Tidak seperti arus langsung, arus mengalir melalui seluruh konduktor di bawah keadaan DC, sementara ia mengalir pada permukaan konduktor pada frekuensi tinggi. Sebagai hasilnya, lawan AC frekuensi tinggi lebih besar daripada lawan DC.

Masalah lain dalam papan sirkuit frekuensi tinggi adalah kesan radiasi elektromagnetik. Sebagaimana frekuensi meningkat, litar menjadi radiator apabila panjang gelombang boleh dibandingkan dengan saiz litar 12. Pada masa ini, akan ada beberapa kesan sambungan antara sirkuit, antara sirkuit dan persekitaran luaran, yang membawa kepada banyak masalah gangguan. Masalah ini sering tidak relevan pada frekuensi rendah.

Dengan pengembangan teknologi komunikasi, frekuensi peralatan komunikasi meningkat setiap hari. Sirkuit frekuensi radio (RF) dan mikrogelombang (MW) digunakan secara luas dalam sistem komunikasi. Rancangan sirkuit frekuensi tinggi telah diberikan perhatian khusus oleh industri. Peranti setengah konduktor baru membuat sistem digital kelajuan tinggi dan sistem analog frekuensi tinggi terus berkembang. Frekuensi pembawa sistem pengenalan frekuensi radio gelombang mikro (RFID) adalah 915MHz dan 2450MHz; the carrier frequency of global positioning system (GPS) is 1227.60mhz and 1575.42MHz; litar RF dalam sistem komunikasi peribadi berfungsi pada 1.9GHz, dan boleh disertai ke terminal komunikasi peribadi dengan saiz yang lebih kecil; Hubungan naik 4GHz termasuk dalam pautan komunikasi sistem penyiaran satelit band-C dan pautan komunikasi turun 6GHz. Biasanya, frekuensi operasi sirkuit ini berada di atas 1GHz, dan dengan pengembangan teknologi komunikasi, perkembangan ini akan terus berlanjut. Namun, ia tidak hanya perlukan peralatan dan peralatan istimewa, tetapi juga pengetahuan teori dan pengalaman praktik yang tidak digunakan dalam sirkuit DC dan frekuensi rendah.

Peran papan baris PCB RF:

1.Kondisi isyarat:

Dalam sirkuit frekuensi radio, isyarat sering mempunyai julat frekuensi tinggi, dari ratusan kilohertz dilambangkan kepada puluhan gigahertz dan bahkan band frekuensi yang lebih tinggi. Papan PCB RF untuk isyarat frekuensi tinggi ini untuk membina saluran transmisi stabil. Ia boleh memastikan bahawa isyarat dalam semua jenis komponen elektronik untuk mencapai transmisi efisien dan kerugian rendah, mengurangi penindasan isyarat dan kerosakan. Contohnya, dalam sistem komunikasi tanpa wayar, RF PCB bertanggungjawab untuk isyarat RF lemah yang ditangkap oleh antena kepada penyampai RF, penapis dan komponen lain untuk proses berikutnya, dan kemudian menghantar isyarat proses ke aras sirkuit berikutnya, untuk mencapai fungsi penerimaan dan penghantaran isyarat.

2.Penyesuaian Impedance:

Dalam sirkuit RF, penyesuaian impedance mempunyai kedudukan yang penting. Mengingat bahawa pelbagai komponen elektronik dan modul sirkuit mempunyai nilai impedance input dan output yang berbeza, untuk mencapai pemindahan kuasa maksimum dan minimumkan refleksi isyarat, penyesuaian impedance mesti dilakukan dengan bantuan reka papan sirkuit PCB RF. Papan sirkuit PCB RF boleh disesuaikan melalui parameter dimensi baris (seperti lebar, tebal, jarak, dll.) dan penggunaan komponen penyesuaian impedance istimewa, seperti garis microstrip, pasang dll., untuk mencapai impedance yang berbeza antara penyesuaian. Contohnya, di port output penyampai kuasa RF, impedance output perlu disesuaikan dengan impedance input antena untuk meningkatkan efisiensi penghantaran kuasa.

3.Perlindungan elektromagnetik:

Given the high frequency of RF signals, it is easy to suffer from external electromagnetic interference. Papan sirkuit PCB RF boleh digunakan melalui penggunaan perisai, desain grounding dan strategi lain untuk melemahkan gangguan elektromagnetik luaran pada kesan negatif sirkuit RF. Lapisan pelindung boleh memainkan peran penghalang yang efektif, mengisolasi radiasi elektromagnetik luaran, untuk menghindari kebocoran isyarat RF, sehingga meningkatkan prestasi anti-gangguan sirkuit RF. Selain itu, rancangan pendaratan kualiti tinggi membantu mengurangi bunyi potensi tanah sirkuit RF, yang menumbuhkan kualiti isyarat.

4.Integrasi litar:

PCB RF boleh integrasikan komponen elektronik RF berbilang pada papan tunggal untuk mencapai miniaturisasi dan integrasi sirkuit RF. Melalui bentangan dan rancangan yang masuk akal,penyembah RF. Penapis. Pencampuran. Ossilator dan komponen lain yang disertai dalam papan sirkuit PCB RF, mengurangkan saiz dan berat sirkuit, meningkatkan kepercayaan dan kestabilan sistem. Contohnya, dalam telefon cerdas dan peranti bimbit lain, papan sirkuit PCB RF mengintegrasikan modul RF berbilang bersama-sama untuk mencapai komunikasi tanpa wayar. Bluetooth, GPS dan fungsi lain.