ՌԱԴԻՈՀԱՃԱԽԱԿԱՆՈՒԹՅԱՆ LC ՖԻԼՏՐԻ ԳՈՐԾԵԼԱԿԵՐՊՄԱՆ ՍԿԶԲՈՒՆՔԸ ԵՎ ՏԻՊԻԿ ՇՂԹԱՅԱՅԻՆ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔՆԵՐԸ

Ժամանակակից անսարք կապի համակարգերում ռադիոհաճախականության սիգնալները ավելի բարդանում են 5G ցանցերի, արբանյակային կապի, ռադարային համակարգերի, ավտոմոբիլային էլեկտրոնիկայի և IoT սարքերի արագ զարգացման պատճառով: Սիգնալի մաքրության պահպանումը և ցանկալի չլինող միջամտության նվազեցումը ռադիոհաճախականության շղթաների նախագծման մեջ դարձել են կարևորագույն մարտահրավերներ: Տարբեր պասիվ ռադիոհաճախականության բաղադրիչների մեջ RF LC ֆիլտրը կարևոր դեր է խաղում սիգնալի մշակման մեջ՝ թույլ տալով անցնել որոշակի հաճախականության շերտեր և ճնշելով ցանկալի չլինող սիգնալները:

Ջիասին Ռույշանգ Էլեկտրոնային Տեխնոլոգիաների ՍՊԸ (RSWave) մասնագիտացված է RF միկրոալիքային բաղադրիչների ոլորտում, այդ թվում՝ RF LC ֆիլտրեր, խոռոչային ֆիլտրեր, կերամիկական ֆիլտրեր, դուպլեքսորներ և անտենային լուծումներ: Նրա RF LC ֆիլտրերը աՊՐԱՆՔՆԵՐ նախատեսված են կիրառումների համար, որոնք պահանջում են փոքր չափսեր, կայուն աշխատանք և հարմարեցված հաճախականության պատասխաններ՝ ընդգրկելով հաճախականության տիրույթներ DC-ից մինչև բարձր հաճախականության միկրոալիքային կիրառումներ:

1. Ի՞նչ է RF-ը LC ֆիլտր ?

RF LC ֆիլտրը պասիվ հաճախականության ընտրողական շղթա է, որը բաղկացած է հիմնականում ինդուկտիվ տարրերից (L) և կոնդենսատորներից (C): Աշխատանքի սկզբունքը հիմնված է ինդուկտիվ և կապակցված բաղադրիչների տարբեր դիմադրության բնութագրերի վրա տարբեր հաճախականություններում:

Ինդուկտորը ցածր հաճախականությունների դեպքում ունի ցածր իմպեդանս, իսկ բարձր հաճախականությունների դեպքում՝ աճող իմպեդանս, մինչդեռ կոնդենսատորը վարվում է հակառակ կերպ՝ ցածր հաճախականությունների դեպքում առաջարկելով բարձր իմպեդանս և բարձր հաճախականությունների դեպքում՝ ցածր իմպեդանս: Ինդուկտորների և կոնդենսատորների հատուկ շղթայային կազմավորումներով միացնելով՝ ինժեներները կարող են ստեղծել ֆիլտրներ, որոնք ընտրողաբար վերահսկում են սիգնալի փոխանցումը:

RF LC ֆիլտրի հիմնական գործառույթն է.

Հեռացնել անցանկալի հարմոնիկ սիգնալները և աղմուկը;

Բարելավել ընդունիչի զգայունությունը՝ նվազեցնելով միջամտությունը;

Պաշտպանել RF բաղադրիչները շարքից դուրս սիգնալներից;

Բարելավել համակարգի ընդհանուր կապի հավաստիությունը:

Ակտիվ ֆիլտրներից տարբերվելով, որոնք պահանջում են սնման աղբյուրներ և ամպլիֆիկացիայի շղթաներ, RF LC ֆիլտրները պասիվ սարքեր են: Դրանք ապահովում են հիասքանչ հավաստիություն, ցածր մուտքային կորուստ, կոմպակտ կառուցվածք և երկար շահագործման ժամանակ, ինչը դրանց համար լայն կիրառում է ապահովում անլար կապի և միկրոալիքային համակարգերում:

2. RF LC ֆիլտրների աշխատանքային սկզբունքը

Ռադիոհաճախականության LC ֆիլտրի գործողությունը կախված է ինդուկտիվությունների և կապացիտետների միջև ռեզոնանսային բնութագրերից:

Հիմնական ռեզոնանսային հաճախականությունը կարելի է հաշվարկել հետևյալ բանաձևով.

f₀ = 1 / (2π√LC)

որտեղ:

f₀-ն ներկայացնում է ռեզոնանսային հաճախականությունը.

L-ը ներկայացնում է ինդուկտիվությունը.

C-ն ներկայացնում է կապացիտետը.

Նախագծված ռեզոնանսային հաճախականության դեպքում ինդուկտիվության մագնիսական դաշտի և կապացիտետի էլեկտրական դաշտի միջև էներգիայի փոխանակումը ստեղծում է ընտրողական ֆիլտրացման էֆեկտ:

Օրինակ՝ շերտային անցումի LC ֆիլտրում թիրախային հաճախականությանը մոտ սիգնալները ցուցաբերում են ցածր իմպեդանս և կարող են արդյունավետ անցնել: Ցանկալի հաճախականության շրջանակից դուրս գտնվող սիգնալները հանդիպում են բարձր իմպեդանսի և զգալիորեն թուլացվում:

Այս հաճախականության ընտրողական բնութագիծը այդ պատճառով առանձնապես արժեքավոր է ռադիոհաճախականության առաջնային շղթաներում, որտեղ մաքուր սիգնալի ճանապարհը պահպանելը անհրաժեշտ է:

RSWave-ի RF LC ֆիլտրավորման լուծումները ներառում են տարբեր կառուցվածքներ, ինչպես օրինակ՝ ցածրահաճախային, բարձրահաճախային, շերտավոր և շերտավոր կանգնեցված ֆիլտրներ, որոնք թույլ են տալիս ինժեներներին ընտրել համապատասխան դիզայններ՝ հաճախականության պահանջների և կիրառման միջավայրի հիման վրա:

3. RF LC ֆիլտրների տիպիկ սխեմատիկ կառուցվածքներ

Տարբեր RF համակարգերը պահանջում են տարբեր ֆիլտրավորման բնութագրեր: Այդ պատճառով LC ֆիլտրները կարող են նախագծվել մի քանի տարածված սխեմատիկ կառուցվածքներով:

3.1 Ցածրահաճախային LC ֆիլտր

Ցածրահաճախային LC ֆիլտրը թույլ է տալիս անցնել որոշակի կտրման հաճախականությունից ցածր սիգնալներ և նվազեցնում է բարձրահաճախային բաղադրիչները:

Տիպիկ կառուցվածքը բաղկացած է.

Սերիական ինդուկտորից, որը միացված է սիգնալի ճանապարհին;

Շառլային կոնդենսատորից, որը միացված է հողին:

Ցածր հաճախականություններում ինդուկտորը ցուցադրում է համեմատաբար ցածր դիմադրություն, ինչը թույլ է տալիս սիգնալներին անցնել: Բարձր հաճախականություններում ինդուկտորի դիմադրությունը մեծանում է, իսկ կոնդենսատորը ապահովում է անցում անցանելի բարձրահաճախային սիգնալների համար դեպի հող:

Ցածրահաճախային LC ֆիլտրները հաճախ օգտագործվում են.

ՌՄ հզորության մատակարարման ֆիլտրացում;

Հարմոնիկների ճնշման շղթաներ;

Առաքիչի ելքային փուլեր:

3.2 Բարձրահաճախային LC ֆիլտր

Բարձրահաճախային LC ֆիլտրը աշխատում է հակառակ եղանակով: Այն արգելափակում է ցածր հաճախականության սիգնալները՝ միաժամանակ թույլ տալով բարձր հաճախականության սիգնալների անցումը:

Տիպիկ կառուցվածքը ներառում է.

Սերիական կոնդենսատոր;

Շունտային ինդուկտոր:

Ցածր հաճախականությունների դեպքում կոնդենսատորը արգելափակում է սիգնալի փոխանցումը: Հաճախականության մեծացման հետ մեկտեղ կոնդենսատորի դիմադրությունը նվազում է, ինչը թույլ է տալիս ՌՄ սիգնալների անցումը:

Բարձրահաճախային ֆիլտրները հաճախ օգտագործվում են.

Ընդունիչի սկզբնական մասի սխեմաներ;

Խանգարումների ճնշման համակարգեր;

Միկրոալիքային կապի մոդուլներ.

3.3 շերտանցումային LC ֆիլտր

Շերտանցումային LC ֆիլտրերը հանդիսանում են RF ֆիլտրերի ամենատարածված տեսակներից, քանի որ կապի համակարգերի մեծամասնությունը աշխատում է սահմանափակ հաճախականության շերտերում.

Շերտանցումային կառուցվածքը միավորում է բարձրանցումային և ցածրանցումային հատկությունները՝ թույլ տալով միայն սահմանված հաճախականության միջակայքի ներսում գտնվող սիգնալներին անցնել.

Տիպիկ կիրառությունների մի քանի օրինակ.

5G բազային կայաններ;

RF հեռավոր ռադիո միավորներ (RRU);

Արբանյակային կապի տերմինալներ;

Ռադար համակարգեր

Կենտրոնական հաճախականությունը, շերտի լայնությունը, ներդրման կորուստը և մերժման արդյունավետությունը կարող են հարմարեցվել համակարգի պահանջներին. RSWave-ն առաջարկում է հարմարեցված RF LC ֆիլտրերի լուծումներ՝ օգտագործելով առաջադեմ սիմուլյացիայի և նախագծման հնարավորություններ՝ բավարարելու տարբեր հաճախորդների սպեցիֆիկացիաները.

3.4 Լայնաշերտ կանգնեցնող կամ սեղանաձև LC ֆիլտր

Լայնաշերտ կանգնեցնող ֆիլտրը ճնշում է սահմանափակ հաճախականության տիրույթում գտնվող սիգնալները՝ միաժամանակ թույլ տալով այդ տիրույթից դուրս գտնվող հաճախականությունների անցումը։

Այս ֆիլտրները հաճախ օգտագործվում են՝

Էլեկտրամագնիսական միջանկյալ ազդեցության վերացման համար՝

Կոնկրետ ցանկալի չլինող կապի ալիքների վերացման համար՝

Հարմոնիկ միջանկյալ ազդեցության վերացման համար։

Օրինակ՝ բարդ RF միջավայրերում սեղանաձև ֆիլտրացումը կարող է կանգնեցնել ուժեղ միջանկյալ ազդեցության սիգնալների ընդունիչի աշխատանքի վրա ազդելը։

4. RF LC ֆիլտրերի հիմնական կատարողականության պարամետրերը

RF LC ֆիլտր ընտրելիս ինժեներները սովորաբար գնահատում են մի շարք կարևոր տեխնիկական պարամետրեր։

Ներմուծման կորուստ

Մուտքային կորուստը ցույց է տալիս սիգնալի հզորության նվազումը ֆիլտրի միջով անցնելուց հետո։ Ցածր մուտքային կորուստը նշանակում է լավ փոխանցման արդյունավետություն։

Հատավորություն

Լայնությունը սահմանում է հաճախականության տիրույթը, որտեղ ֆիլտրը թույլատրում է ազդանշանների արդյունավետ անցումը: Տարբեր կապի ստանդարտները պահանջում են տարբեր լայնության դիզայն:

Վերադարձի կորուստ և VSWR

RF համակարգերում լավ իմպեդանսային համապատասխանությունը կրիտիկական նշանակություն ունի: Ցածր VSWR-ը և լավ վերադարձի կորուստը նվազեցնում են ազդանշանի արտացոլումը և բարելավում համակարգի արդյունավետությունը:

Ատենյուացիայի ցուցանիշներ

Ատենյուացիան նկարագրում է, թե ինչպես է ֆիլտրը ճնշում ցանկալի չլինող հաճախականությունները: Անցումային շերտից դուրս բարձր ատենյուացիան բարելավում է ազդանշանի իզոլյացիան:

Չափսեր և ինտեգրման հնարավորություն

Ժամանակակից RF սարքավորումները պահանջում են փոքր և թեթև բաղադրիչներ: Կոմպակտ LC ֆիլտրերի դիզայնը թույլ է տալիս ավելի հեշտ ինտեգրել դրանք կապի մոդուլներում և տեղափոխելի սարքերում:

5. RF LC ֆիլտրերի կիրառումը ժամանակակից արդյունաբերություններում

Բազմազան անլար տեխնոլոգիաների տարածման հետ մեկտեղ RF LC ֆիլտրերը օգտագործվում են բազմաթիվ արդյունաբերություններում:

5G և անլար կապ

5G ենթակառուցվածքում RF ֆիլտրները օգնում են առանձնացնել հաճախականության ալիքները, նվազեցնել միջամտությունը և բարելավել ցանցի կայունությունը: Բազային կայանները և RF մոդուլները հիմնված են բարձր կատարողականության ֆիլտրավորման բաղադրիչների վրա՝ հավաստելու հավաստի կապի պահպանումը:

Արբանյակային կապ և տիեզերագնացություն

Արբանյակային համակարգերը պահանջում են կայուն սիգնալի փոխանցում դժվարաշնորհ միջավայրերում: RF LC ֆիլտրները օգնում են պաշտպանել կապի միացումները՝ ճնշելով անցանկալի հաճախականության բաղադրիչները:

Ռադար և պաշտպանական էլեկտրոնիկա

Ռադարային համակարգերը պահանջում են արտակարգ ճշգրտությամբ հաճախականության կառավարում: RF ֆիլտրները բարելավում են թիրախի հայտնաբերման հնարավորությունը՝ նվազեցնելով աղմուկը և միջամտությունը:

Ավտոմոբիլային և նավիգացիոն համակարգեր

Ժամանակակից մեքենաները ինտեգրում են մի շարք անսարք տեխնոլոգիաներ, այդ թվում՝ GNSS, մեքենայի կապի համակարգեր և անսարք կապ: RF ֆիլտրները օգնում են պահպանել սիգնալի ճշգրտությունը և կանխել տարբեր համակարգերի միջև միջամտությունը:

6. Ինչու՞ ընտրել հարմարեցված RF LC ֆիլտրի լուծումներ

Ստանդարտ ֆիլտրները չեն միշտ բավարարում հատուկ համակարգերի պահանջները։ Հարմարեցված RF LC ֆիլտրները թույլ են տալիս ինժեներներին օպտիմալացնել՝

Կենտրոնական հաճախականությունը;

Շարքի լայնությունը;

Ֆիլտրի տոպոլոգիան;

Մեխանիկական չափսերը;

Կապակցման կոնֆիգուրացիան;

Շրջակա միջավայրի նկատմամբ կատարողականը։

Որպես RF բաղադրիչների արտադրող՝ RSWave-ն առաջարկում է հարմարեցված նախագծման աջակցություն՝ հիմնված հաճախորդի կիրառման պահանջների վրա։ Նրա ինժեներական թիմը կենտրոնանում է սիմուլյացիոն վերլուծության, կատարողականի օպտիմալացման և արտադրության համատեղելիության վրա՝ օգնելով հաճախորդներին ձեռք բերել հուսալի RF համակարգերի ինտեգրում։

Եզրակացություն

RF LC ֆիլտրները ժամանակակից RF և միկրաալիքային համակարգերի հիմնարար բաղադրիչներ են։ Ինդուկտորների և կոնդենսատորների փոխազդեցության միջոցով դրանք ապահովում են ճշգրիտ հաճախականության ընտրություն, միջանկյալ միացումների նվազեցում և սիգնալների պաշտպանություն։

Պարզ ցածրահաճախական կառուցվածքներից մինչև առաջադեմ շարքային անցումային և հարմարեցված ֆիլտրավորման լուծումներ՝ LC ֆիլտրավորման տեխնոլոգիան շարունակում է աջակցել հաղորդակցության ցանցերի, ռադարային համակարգերի, արբանյակային կապի և ինտելեկտուալ էլեկտրոնային սարքերի զարգացմանը։

Ռադիոհաճախականության մոդուլներ, անլար կապի սարքավորումներ կամ միկրոալիքային համակարգեր մշակող ընկերությունների համար կայուն և բարձր կատարողականությամբ արտադրանքներ ստեղծելու համար անհրաժեշտ է ընտրել հուսալի ՌՀ LC ֆիլտրերի արտադրող, որն ունի ուժեղ նախագծման հնարավորություն և հարմարեցման փորձ։ Ջյաշին Ռույշանգ Էլեկտրոնիկ Տեխնոլոջի Ընկերություն՝ ՍՊԸ-ն շարունակում է մատակարարել ՌՀ ֆիլտրերի լուծումներ՝ նախատեսված բարդ կապի միջավայրերի և հաջորդ սերնդի էլեկտրոնային կիրառումների համար։