ข่าว

ส่วนประกอบแบบพาสซีฟในวงจร RF 

ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ เสาอากาศ... เรียนรู้เกี่ยวกับส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่ใช้ในระบบ RF

ระบบ RF ไม่ได้แตกต่างจากวงจรไฟฟ้าประเภทอื่น ๆ โดยพื้นฐาน กฎทางฟิสิกส์เดียวกันนี้ใช้ได้ และด้วยเหตุนี้ส่วนประกอบพื้นฐานที่ใช้ในการออกแบบ RF จึงพบได้ในวงจรดิจิทัลและวงจรอนาล็อกความถี่ต่ำเช่นกัน

อย่างไรก็ตาม การออกแบบ RF เกี่ยวข้องกับความท้าทายและวัตถุประสงค์เฉพาะ และด้วยเหตุนี้ คุณลักษณะและการใช้งานของส่วนประกอบต่างๆ จึงต้องได้รับการพิจารณาเป็นพิเศษเมื่อเราทำงานในบริบทของ RF นอกจากนี้ วงจรรวมบางชนิดยังทำงานที่เฉพาะเจาะจงมากสำหรับระบบ RF ซึ่งไม่ได้ใช้ในวงจรความถี่ต่ำ และอาจไม่เป็นที่เข้าใจดีสำหรับผู้ที่มีประสบการณ์น้อยในเทคนิคการออกแบบ RF

เรามักแบ่งประเภทส่วนประกอบออกเป็นส่วนประกอบแอคทีฟและส่วนประกอบพาสซีฟ และวิธีการนี้ก็ใช้ได้เช่นกันในวงการวิทยุความถี่สูง (RF) ข่าวนี้กล่าวถึงส่วนประกอบพาสซีฟโดยเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับวงจร RF และหน้าถัดไปจะกล่าวถึงส่วนประกอบแอคทีฟ

ตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุในอุดมคติจะให้การทำงานที่เหมือนกันทุกประการสำหรับสัญญาณ 1 เฮิรตซ์ และสัญญาณ 1 เฮิรตซ์ แต่ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์นั้นไม่เคยสมบูรณ์แบบ และความไม่สมบูรณ์ของตัวเก็บประจุอาจมีความสำคัญอย่างมากที่ความถี่สูง

“C” หมายถึงตัวเก็บประจุในอุดมคติที่ฝังอยู่ท่ามกลางองค์ประกอบปรสิตจำนวนมาก เรามีความต้านทานที่ไม่เป็นอนันต์ระหว่างแผ่นตัวนำ (RD) ความต้านทานอนุกรม (RS) ความเหนี่ยวนำอนุกรม (LS) และความจุขนาน (CP) ระหว่างแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) กับระนาบกราวด์ (เราสมมติว่าเป็นส่วนประกอบแบบติดตั้งบนพื้นผิว รายละเอียดเพิ่มเติมจะกล่าวถึงในภายหลัง)

ความไม่สมบูรณ์แบบที่สำคัญที่สุดเมื่อเราทำงานกับสัญญาณความถี่สูงคือค่าความเหนี่ยวนำ เราคาดหวังว่าค่าความต้านทานของตัวเก็บประจุจะลดลงเรื่อยๆ เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น แต่การมีอยู่ของค่าความเหนี่ยวนำแฝงทำให้ค่าความต้านทานลดลงที่ความถี่เรโซแนนซ์ในตัวเองแล้วจึงเริ่มเพิ่มขึ้น:

ตัวต้านทาน และอื่นๆ

แม้แต่ตัวต้านทานก็อาจก่อให้เกิดปัญหาได้ที่ความถี่สูง เนื่องจากมีทั้งค่าความเหนี่ยวนำแบบอนุกรม ค่าความจุแบบขนาน และค่าความจุทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB pads)

และนี่ก็เป็นประเด็นสำคัญ: เมื่อคุณทำงานกับความถี่สูง ส่วนประกอบวงจรปรสิตจะมีอยู่ทุกที่ ไม่ว่าส่วนประกอบต้านทานจะเรียบง่ายหรือสมบูรณ์แบบแค่ไหน มันก็ยังต้องถูกบรรจุและบัดกรีลงบนแผงวงจรพิมพ์ และผลที่ได้ก็คือส่วนประกอบปรสิต หลักการเดียวกันนี้ใช้ได้กับส่วนประกอบอื่นๆ เช่นกัน: ถ้ามันถูกบรรจุและบัดกรีลงบนแผงวงจร ส่วนประกอบปรสิตก็จะอยู่ด้วย

คริสตัล

หัวใจสำคัญของคลื่นวิทยุ (RF) คือการปรับแต่งสัญญาณความถี่สูงเพื่อให้สามารถส่งข้อมูลได้ แต่ก่อนที่เราจะปรับแต่งได้ เราจำเป็นต้องสร้างสัญญาณขึ้นมาก่อน เช่นเดียวกับวงจรประเภทอื่นๆ คริสตัลเป็นวิธีการพื้นฐานในการสร้างแหล่งอ้างอิงความถี่ที่เสถียร

อย่างไรก็ตาม ในการออกแบบวงจรดิจิทัลและวงจรผสมสัญญาณ มักพบว่าวงจรที่ใช้คริสตัลนั้นไม่ต้องการความแม่นยำสูงเท่าที่คริสตัลจะให้ได้ ดังนั้นจึงอาจเกิดความประมาทในการเลือกคริสตัลได้ง่าย ในทางตรงกันข้าม วงจร RF อาจมีข้อกำหนดด้านความถี่ที่เข้มงวด ซึ่งไม่เพียงแต่ต้องการความแม่นยำของความถี่เริ่มต้นเท่านั้น แต่ยังต้องการความเสถียรของความถี่อีกด้วย

ความถี่การสั่นของคริสตัลทั่วไปนั้นไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ความไม่เสถียรของความถี่ที่เกิดขึ้นทำให้เกิดปัญหาสำหรับระบบ RF โดยเฉพาะระบบที่จะต้องเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแวดล้อมอย่างมาก ดังนั้น ระบบอาจต้องการ TCXO หรือออสซิเลเตอร์คริสตัลที่ชดเชยอุณหภูมิ อุปกรณ์เหล่านี้มีวงจรที่ชดเชยการเปลี่ยนแปลงความถี่ของคริสตัล:

เสาอากาศ

เสาอากาศเป็นส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่ใช้แปลงสัญญาณไฟฟ้าความถี่วิทยุ (RF) ให้เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (EMR) หรือในทางกลับกัน ในส่วนประกอบและตัวนำอื่นๆ เราพยายามลดผลกระทบของ EMR ให้เหลือน้อยที่สุด และในเสาอากาศ เราพยายามเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างหรือการรับ EMR ให้เหมาะสมกับความต้องการของแอปพลิเคชัน

วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับเสาอากาศนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายเลย ปัจจัยต่างๆ มากมายมีผลต่อกระบวนการเลือกหรือออกแบบเสาอากาศที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน สมาคมเสาอากาศอเมริกัน (AAC) มีบทความสองบทความ (คลิกที่นี่และที่นี่) ที่ให้คำแนะนำเบื้องต้นเกี่ยวกับแนวคิดเรื่องเสาอากาศได้อย่างยอดเยี่ยม

ความถี่ที่สูงขึ้นมาพร้อมกับความท้าทายในการออกแบบต่างๆ มากมาย แม้ว่าส่วนของเสาอากาศในระบบอาจจะมีความซับซ้อนน้อยลงเมื่อความถี่สูงขึ้น เนื่องจากความถี่ที่สูงขึ้นช่วยให้สามารถใช้เสาอากาศที่สั้นลงได้ ปัจจุบันนิยมใช้ "เสาอากาศแบบชิป" ซึ่งบัดกรีลงบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เหมือนกับส่วนประกอบแบบติดตั้งบนพื้นผิวทั่วไป หรือเสาอากาศแบบ PCB ซึ่งสร้างขึ้นโดยการรวมเส้นทางที่ออกแบบมาเป็นพิเศษลงในเค้าโครง PCB

สรุป

ส่วนประกอบบางอย่างพบได้ทั่วไปเฉพาะในงานด้านคลื่นความถี่วิทยุ (RF) เท่านั้น ในขณะที่ส่วนประกอบอื่นๆ ต้องได้รับการเลือกและใช้งานอย่างระมัดระวังมากขึ้น เนื่องจากมีพฤติกรรมที่ไม่เป็นไปตามอุดมคติในย่านความถี่สูง

ส่วนประกอบแบบพาสซีฟแสดงการตอบสนองความถี่ที่ไม่เป็นไปตามอุดมคติ อันเป็นผลมาจากค่าเหนี่ยวนำและค่าความจุแฝง

การใช้งานในด้านคลื่นความถี่วิทยุ (RF) อาจต้องการคริสตัลที่มีความแม่นยำและ/หรือเสถียรมากกว่าคริสตัลที่ใช้กันทั่วไปในวงจรดิจิทัล

เสาอากาศเป็นส่วนประกอบที่สำคัญ ซึ่งต้องเลือกให้เหมาะสมกับลักษณะและข้อกำหนดของระบบ RF

Si Chuan Keenlion Microwave มีให้เลือกมากมายทั้งแบบแถบความถี่แคบและแถบความถี่กว้าง ครอบคลุมความถี่ตั้งแต่ 0.5 ถึง 50 GHz ออกแบบมาเพื่อรองรับกำลังไฟฟ้าขาเข้า 10 ถึง 30 วัตต์ ในระบบส่งสัญญาณ 50 โอห์ม ใช้การออกแบบแบบไมโครสตริปหรือสไตรป์ไลน์ และได้รับการปรับแต่งเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด

เราสามารถปรับแต่งส่วนประกอบ RF แบบพาสซีฟตามความต้องการของคุณได้เช่นกัน คุณสามารถเข้าไปที่หน้าการปรับแต่งเพื่อระบุรายละเอียดที่คุณต้องการได้