Dodaj ulubione Ustaw Strona główna
Pozycja:Strona główna >> Aktualności >> Projekty

Produkty Kategoria

produkty Tagi

Miejsca Fmuser

Linia przesyłowa i RF

Date:2020/5/22 11:32:47 Hits:


Prawdziwe sygnały RF
Interkonekty wysokiej częstotliwości wymagają szczególnej uwagi, ponieważ często zachowują się nie jak zwykłe przewody, ale raczej jak linie przesyłowe.

W systemach o niskiej częstotliwości elementy są połączone przewodami lub śladami PCB. Rezystancja tych elementów przewodzących jest na tyle niska, że ​​w większości sytuacji jest nieistotna.

Ten aspekt projektowania i analizy obwodów zmienia się dramatycznie wraz ze wzrostem częstotliwości. Sygnały RF nie przemieszczają się wzdłuż przewodów lub śladów PCB w prosty sposób, którego oczekujemy na podstawie naszego doświadczenia z obwodami niskiej częstotliwości.

Linia przesyłowa
Zachowanie interkonektów RF jest bardzo różne od zwykłych drutów przewodzących sygnały o niskiej częstotliwości - tak różne, że w rzeczywistości stosowana jest dodatkowa terminologia: linia transmisyjna to kabel (lub po prostu para przewodów), które należy przeanalizować zgodnie z do charakterystyki propagacji sygnału o wysokiej częstotliwości.

Najpierw wyjaśnijmy dwie rzeczy:
Kabel a śledzenie
„Kabel” to wygodne, ale nieprecyzyjne słowo w tym kontekście. Kabel koncentryczny jest z pewnością klasycznym przykładem linii transmisyjnej, ale ślady na płytkach drukowanych działają również jako linie transmisyjne. Linia transmisyjna „mikropaskowa” składa się z następującego śladu i pobliskiej płaszczyzny uziemienia:



Linia transmisyjna „paskowa” składa się ze ścieżki PCB i dwóch płaszczyzn uziemienia:




Linie przesyłowe do obwodów drukowanych są szczególnie ważne, ponieważ ich właściwości są kontrolowane bezpośrednio przez projektanta. Kiedy kupujemy kabel, jego właściwości fizyczne są stałe; po prostu zbieramy niezbędne informacje z arkusza danych. Układając płytkę drukowaną RF, możemy łatwo dostosować wymiary - a tym samym właściwości elektryczne - linii przesyłowej zgodnie z potrzebami aplikacji.

Kryterium linii przesyłowej
Nie każde połączenie wysokoczęstotliwościowe jest linią przesyłową; termin ten odnosi się przede wszystkim do interakcji elektrycznej między sygnałem a kablem, a nie do częstotliwości sygnału lub właściwości fizycznych kabla. Kiedy więc musimy uwzględnić efekty linii transmisyjnej w naszej analizie?

Ogólna idea jest taka, że ​​efekty linii transmisyjnej stają się znaczące, gdy długość linii jest porównywalna lub większa niż długość fali sygnału. Bardziej szczegółową wytyczną jest jedna czwarta długości fali:

* Jeśli długość interkonektu jest mniejsza niż jedna czwarta długości fali sygnału, analiza linii transmisyjnej nie jest konieczna. Sam interkonekt nie wpływa znacząco na zachowanie elektryczne obwodu.


* Jeżeli długość interkonektu jest większa niż jedna czwarta długości fali sygnału, efekty linii transmisyjnej stają się znaczące i należy wziąć pod uwagę wpływ samego interkonektu.


Przypomnij sobie, że długość fali jest równa prędkości propagacji podzielonej przez częstotliwość:





Jeśli założymy prędkość propagacji równą 0.7 prędkości światła, otrzymamy następujące długości fal:


 

Odpowiednie progi linii przesyłowej są następujące:


 

Tak więc w przypadku bardzo niskich częstotliwości efekty linii transmisyjnej są znikome. W przypadku średnich częstotliwości tylko bardzo długie kable wymagają szczególnej uwagi. Jednak przy 1 GHz wiele śladów PCB musi być traktowanych jako linie transmisyjne, a gdy częstotliwości rosną w dziesiątki gigaherców, linie transmisyjne stają się wszechobecne.

Charakterystyczna impedancja
Najważniejszą właściwością linii przesyłowej jest impedancja charakterystyczna (oznaczona przez Z0). Ogólnie jest to dość prosta koncepcja, ale początkowo może powodować zamieszanie.

Po pierwsze, uwaga na temat terminologii: „Opór” odnosi się do sprzeciwu wobec jakiegokolwiek przepływu prądu; to nie zależy od częstotliwości. „Impedancja” jest stosowana w kontekście obwodów prądu przemiennego i często odnosi się do rezystancji zależnej od częstotliwości. Czasami jednak używamy „impedancji”, gdy „oporność” teoretycznie byłaby bardziej odpowiednia; na przykład możemy odnieść się do „impedancji wyjściowej” obwodu czysto rezystancyjnego.

Dlatego ważne jest, aby mieć jasny obraz tego, co rozumiemy przez „charakterystyczną impedancję”. To nie jest rezystancja przewodu sygnałowego wewnątrz kabla - powszechna impedancja charakterystyczna wynosi 50 Ω, a rezystancja dla prądu stałego 50 Ω dla krótkiego kabla byłaby absurdalnie wysoka. Oto kilka istotnych punktów, które pomagają wyjaśnić naturę charakterystycznej impedancji:

Impedancja charakterystyczna zależy od właściwości fizycznych linii przesyłowej; w przypadku kabla koncentrycznego jest to funkcja średnicy wewnętrznej (D1 na schemacie poniżej), średnicy zewnętrznej (D2) i względnej przenikalności izolacji między przewodami wewnętrznymi i zewnętrznymi.





Impedancja charakterystyczna nie jest funkcją długości kabla. Występuje wszędzie na kablu, ponieważ wynika z wewnętrznej pojemności i indukcyjności kabla.

 




Na tym schemacie poszczególne cewki indukcyjne i kondensatory są używane do reprezentowania dystrybuowanej pojemności i indukcyjności, która jest stale obecna na całej długości kabla.
 

* W praktyce impedancja linii przesyłowej nie ma znaczenia przy prądzie stałym, ale teoretyczna linia transmisyjna o nieskończonej długości prezentowałaby swoją impedancję charakterystyczną nawet dla źródła prądu stałego, takiego jak bateria. Dzieje się tak, ponieważ nieskończenie długa linia przesyłowa nieustannie pobierałaby prąd, próbując naładować swoje nieskończone zasilanie o pojemności rozproszonej, a stosunek napięcia akumulatora do prądu ładowania byłby równy impedancji charakterystycznej.


* Impedancja charakterystyczna linii przesyłowej jest czysto rezystancyjna; nie wprowadza się przesunięcia fazowego, a wszystkie częstotliwości sygnałów propagują z tą samą prędkością.


 * Teoretycznie dotyczy to tylko bezstratnych linii przesyłowych - tj. Linii przesyłowych, które mają zerowy opór wzdłuż przewodów i nieskończony opór między przewodnikami. Oczywiście takie linie nie istnieją, ale analiza linii bezstratnych jest wystarczająco dokładna w przypadku zastosowania do rzeczywistych linii przesyłowych o niskich stratach.


Refleksje i dopasowanie
Impedancja linii przesyłowej nie ma na celu ograniczenia przepływu prądu w taki sposób, jak zwykły rezystor. Impedancja charakterystyczna jest po prostu nieuniknionym wynikiem interakcji między kablem złożonym z dwóch przewodników znajdujących się w bliskiej odległości. Znaczenie charakterystycznej impedancji w kontekście projektowania RF polega na tym, że projektant musi dopasować impedancje, aby zapobiec odbiciom i osiągnąć maksymalny transfer mocy. Zostanie to omówione na następnej stronie.

Podsumowanie

* Interkonekt jest uważany za linię transmisyjną, gdy jego długość wynosi co najmniej jedną czwartą długości fali sygnału.


* Kable koncentryczne są powszechnie używane jako linie transmisyjne, chociaż ślady PCB również służą temu celowi. Dwie standardowe linie przesyłowe do PCB to mikropask i linia paskowa.


* Interkonekty PCB są zwykle krótkie, w związku z czym nie wykazują zachowania linii transmisyjnej, dopóki częstotliwości sygnału nie osiągną 1 GHz.


* Stosunek napięcia do prądu w linii przesyłowej nazywany jest impedancją charakterystyczną. Jest to funkcja fizycznych właściwości kabla, choć nie ma na niego wpływu długość, a dla linii wyidealizowanych (tj. Bezstratnych) jest on czysto rezystancyjny.



Zostaw wiadomość 

Imię *
E-mail *
Telefon
Adres
Code Zobacz kod weryfikacyjny? Kliknij odświeżyć!
Wiadomość
 

Lista komunikatów

Komentarze Ładowanie ...
Strona główna| O nas| Produkty| Aktualności| Do pobrania| Wsparcie| Informacje zwrotne| Skontaktuj się z nami| Usługi

Kontakt: Zoey Zhang Strona internetowa: www.fmuser.net

Whatsapp / Wechat: +86 183 1924 4009

Skype: tomleequan E-mail: [email chroniony] 

Facebook: FMUSERBADCAST Youtube: FMUSER ZOEY

Adres w języku angielskim: Room305, HuiLanGe, No.273 HuangPu Road West, TianHe District., GuangZhou, Chiny, 510620 Adres w języku chińskim: 广州市天河区黄埔大道西273号惠兰阁305(3E)