Hvernig dregur LC lægri-fílter úr háþrýstingum frá RF aflaflutningsstig?

RF aflstyrkjar auka afl radíóþyngdarsvæðisins sem á að nota, en enginn raunverulegur styrkari er fullkomlega línulegur. Þegar transistorn er keyrður nær samþrýmingsmörkum myndar ólínulegt hegðun hans háðsveiflur við heiltölu margfeldi grunnfrekvensarinnar. Sendir sem virka við 100 MHz, til dæmis, geta framleidd óþarfa orku við 200 MHz, 300 MHz og hærri tíðni. Ef þessar háðsveiflur nánaðu sendiferi, geta þær valdið rafsegulviðferð, brotið gegn útvarpsmörkum, minkað spektralnotkun og truflað nærliggjandi móttakara.

LC lægriháðsfilter er ein af mest raunhæfum lausnum. Það er byggt úr vindurum og rafeindarstöðvum og látur ganga gegnum grundvöllsfrequensina en dregur niður stig á öðrum tíðni yfir skurðtíðninni. Í RF-hluta, útvarpsgegnumhringjum, fjarskiptatæknisbúnaði, radartæknisundirkerfum, geimskipsviðmótum, prófunaraðilum og sérsniðnum óvirkum kerfum er filterið oft sett beint eftir RF aflafléttun.

Af hverju framleiða RF aflafléttun háðsharmóníkur

Fullkomlega línuleg aflafléttun myndi endurspegla inntakssveiguna með hærri aflstyrk án þess að breyta formi hennar. Raunveruleg RF-tæki sýna hins vegar ólínulegan styrk, hnitsrafeindarstöðvu, breytingu á spennustig og uppfyllingu. Þegar úttaksaflið hækkar verður sveigun brotin og þessi brot birtast í tíðnisvæðinu sem háðsharmóníkur.

Seinni hálfanharmonían kemur við tvöföldu berarfrekvensíuna, þriðja hálfanharmonían við þrjúföldu berarfrekvensíuna og svo framvegis. Stig þeirra eru háð transistortechníkunni, fjölnotafla, spennustöðu, úttakshöfuði, samræmisvirkni og módsjáningu. Skiptiflóðs- eða mjög samþrýstir flóðar geta veitt hága efri, en þeir krefjast venjulega sterkri hálfanharmoníusíun.

Hálfanharmoníur geta einnig valdið rangum svarum í mæliskerfum, tengst við leiðbeiningar- eða samskiptakerfi og auka áreynslu á eftirkomandi hlutum. Því miður ætti að taka tillit til hálfanharmoníusíunar sem hluta af hönnun úttaksflóðsins.

Hvernig LC lágfrekvenssíur virkar

LC lágfrekvenssíur notar gagnstæða tíðnishegðun við vindur og rafmagnsgreinar. Vindurhugbrot hækkar með tíðni:

XL = 2πfL

Rafmagnsgreinahugbrot lækkar þegar tíðnin hækkar:

XC = 1/(2πfC)

Í venjulegri topólogíu hindra raðvindur háfrekvenzíu hármonískan rafstraum, en skiptikondensar veita lág-impedans leið sem dregur óskaða orku að jörðinni. Við grunnfrekvenzíuna eru gildin valin þannig að innsetningartapið sé lágt svo að sterkjari geti send frá sér afl á skilvirkan hátt til hleðslunnar.

Yfir skurðfrekvenzíuna eykst niðurfellingin í samræmi við fjölda viðbragðshluta og valda síusvarssvæðisins. Net með hærri stigi gefur bráðari þvermál þegar fyrsti óskaði hármoníska hluturinn er tiltölulega nálægt nauðsynlega gegnumhaldssvæðinu.

Val á skurðfrekvenzíu

Skurðfrekvenzían verður að vera nógu há til að láta framleiða æskilegan merki og breytibönd þess, en nógu lá til að niðurfella lægstu mikilvægu hármonísku hlutana. Fyrir smalbundinn 100 MHz berjara getur skurðfrekvenzían verið sett hærra en upptekin þvermálshálfugildi og vel neðar en 200 MHz annar hármoníska hluturinn.

Fyrir stillt kerfi verða hönnuðir að hugsa um heildarupptekna breidd á tíðnisvæðinu, tíðnismynd, framleiðslutolerans á tíðni og hitadreifingu. Skurðtíðni sem er sett of nálægt óskandi tíðnisvæði getur skekkt myndina á bylgjusveiflunni, minnkað villuvektorstærð (EVM) og aukist endurspegluð effekt. Skurðtíðni sem er sett of há getur gefið ónógu góða hæfileika til að slökkva á andhverfum.

Mikilvægar inntaksgildi fyrir hönnun síus:

• Grunntíðni reksturs
• Upptekin breidd á tíðnisvæðinu fyrir merkið
• Hámarks RF úttakseffekt
• Kröfuð slökkun á öðru og þriðju andhverfum
• Hámarkslokað innskotatapi
• Uppruni- og niðurstöðuimpedans
• Framkvæmdartemperatureysa
• Pakkastærðir
• Tengill, yfirborðs-montering eða gegnum-hola tenging

Þessi stærðir ættu að vera skilgreindar áður en staðlað síu er valin eða sérsniðinn LC-netkerfi þróað.

Röð og svar skilja

Röð skilja ákvarðar hversu hratt dregið er úr styrk yfir skurðtíðnum. Hver viðbætta reiknilegur hluti getur bætt brotun, en það veldur einnig aukinni tap, viðkvæmni fyrir bilun, kostnaði og flóknleika í PCB-lagningu.

Butterworth-svar veitir hámarkshléttan gegnumhaldssvæði og er gagnlegt þegar samræmi styrks í gegnumhaldssvæðinu er mikilvægt. Chebyshev-svar býður upp á stærri breytingu fyrir gefna röð skilja en innleiðir stýrða sveiflu í gegnumhaldssvæðinu. Elliptic-svar getur búið til framleiðslusnípunum og mjög skarpa afstöðu, þótt það sé viðkvæmara fyrir bilun í hlutum og óskilyrkt áhrif.

Fyrir RF aflamplara harmóníuþurrkun er besta lausnin ekki sjálfkrafa netið með hæstu röð. Optímala hönnun jafnar saman harmóníuafstöðu, innsetningartap, spennuáreynslu, straumhöndun, framleiðbarleika, líkamlega stærð og staðgildi amplara.

Í mörgum raunhæfum sendurum veitir LC lægispásagalli með þremur til sjö pólam góða miðlun á milli afstöðuárangurs og útfærslukerfis.

Virkjunargeta, Q-þáttur og val komponenta

Lítil-signal reikningar á gallsamræðum eru aðeins upphafið. Við útgang RF aflvinnuþátta geta vindur og rafmagnshugtök verið útsett fyrir mikla RF rafstraum og spennu. Komponentar sem hafa of lágt metun geta hitnað, breytt afstöðu, safnað, sprungið eða mistókst.

Q-þáttur vindurs áhrifar mjög innsetningartap. Vindur með hærra Q geymir orku með lægra viðnámstap, sem hjálpar við að halda áfram virkni sendans. Rafmagnshugtök ættu að veita lágan jafngildan raunvirknigildi, stöðugan rafmagnshugtök, viðeigandi RF dielektríska eiginleika og nægilega spennuskrá.

Tilgreind spennustiging verður að taka tillit til ósamræmis í viðnám og stöðugra bylgja frekar en aðeins við venjulega 50-óms virkni. Við slæmt viðtökuforrit getur toppspennan á RF-svæðinu inni í síurinni verið miklu hærri en vænt um.

Nákvæmni hlutanna er einnig mikilvægur þáttur. Breytingar í vindskeiði og rásarspönnu geta fært skiptingarfrequensina og punktana fyrir háþættuhindrun. Hitadreifing, óskoðanleg viðnám á PCB, spönnun við lóðunarplötur, rásarspönn og áhrif innhaldsgeymslunnar geta frekar breytt mældri svarhreyfingu.

Fyrir þéttar síur sem vinna á hærri tíðni eru rúmfræðileg raunveruleikasímulering og nákvæmnisgreining nauðsynlegar til þess að tryggja að framleiddar einingar uppfylli markstillingarnar.

RSWave framkvæmir RF LC-síur í lágþrýstis, háþrýstis, bandþrýstis og band-blokkaðar útgáfur. Vörusafnið styður þéttar yfirborðs-montíraðar og gegnum-hola-styrktar uppbyggingar, en sérsníðin tíðni, niðurdráttur, pakki og viðskiptatengsl geta verið þróuð fyrir sérstaka RF-kerfi.

PCB-lagning og jörðun

Við RF tíðni verða PCB-platan og hýsi hluti af síukringi. Langar leiðir bæta við óæskilega viðvirkni, smáhlutapöddur bæta við kapásitetsáhrifum og slæm jörðun getur átt mikil áhrif á niðurdrátt í bilinu sem er blokkað.

LC-sían ætti að setja upp eins nálægt og mögulegt er úttaki aflamplífikatorsins. Tengingarnar ættu að vera stuttar, með stjórnuðum viðnám og vísaðar til samfelldrar jörðuplötur.

Skammtaðarraflætur krefjast lágra skammhlaupa jörðupaths. Flerar jörðupunktar ættu að vera settar nálægt hverri raflætu til að háþættisrafmagnið geti skilað sér á skýrilegan hátt. Langur vegur milli raflætu og jörðunar gæti hindrað hlutinn í því að veita væntanlega hármoníkumyndun.

Inn- og útgangsrásir ættu líka að vera fráskilin á rúmlegan hátt. Þegar þær eru lagðar nær saman getur rafsegulstöðvun leyft hármoníkumeginu að fara fram hjá síuskerfisnetinu. Í þéttri eða hávirkisstöðvum gæti verið nauðsynlegt að nota jörðuð metallhylki eða innri skjólandi skiljun.

Þó að LC-síur séu óvirkar, umbreytir innsetningartap hluta af RF-virkni í hita. Nóg af koparflatarmáli, loftstraumi, hitaleiðslu og hönnun á hýsingu hjálpa til við að halda stöðugri síuframleiðslu.

Stilling á mótsviði og staðgengni áhrifaþátta

Lággáttarsífilinn verður að virka samhliða við útgangssamstillunarnet rásarinnar. Sífil sem er hönnuð fyrir 50-óms heildarvirkja og hleðslu getur gefið upp reiknilega ásættanlegt mótstöðu utan gegnumferðarsvæðisins. Mótstöðuna sem transistorn sér ætti því að meta yfir breiða tíðnisvið.

Á háþæðum tíðnum getur hleðslumótstöðan áhróað á skilvirkni rásarinnar, spennusveiflu á drain eða collector og áreiðanleika transistorns. Í sumum kerfum er lággáttarsífilinn innbyggður í útgangssamstillunarnetið svo hann framkvæmir bæði mótstöðusamstillun og háþæðamyndunarþurrkun.

Þessi sameinuð nálgun getur minnkað fjölda hluta og stærð móduulsins, en hún krefst venjulega nákvæmra transistormódela, hleðslu-pull gögn og háþæðajafnvægissímunar.

Vektornetfærianalysator getur staðfest innsetningartap, endurtap, skiptifrékvöðu og útvarp í bilinu fyrir fulla aflprófun. Síðan geta háþrýðisútburðir verið mældir með spektranalysator, áttarstýrðum tengi, viðeigandi RF-þurrkun og rétt einkunnadri óvirkri hleðslu.

Prófunin ætti að ná yfir lægsta og hæsta fyrnuna, hitastigamörk, mismunandi stillingar á úttaksaflinu, framleiðslutolerans á hlutum og týpíska skilyrði fyrir ósamræmi við þvermál.

Hversu mikil háþrýðisþurrkun er möguleg?

Lokalevelið á háþrýðisþurrkuninni háðist upprunalegu háþrýðisúttaki vélbúnaðarins og þurrkun ljósskáldsins við hverja háþrýðisfrékvöðu.

Til dæmis, ef vélbúnaður framleiðir annað háþrýði við −25 dBc. Ef LC lágfrekvenzaskáldið veitir 35 dB þurrkun við frekvensu annars háþrýðisins, gæti þeoretískt þurrkað niðurstaða náð −60 dBc.

Raunmælingar geta verið ólíkar vegna tengiforritunar, PCB-geislunar, ónógu góðrar jörðunar, sjálfresonanss þátta, leka í innhulsum og óvissu mælinga.

Tæknilega rétt raðtengisstefna getur samt gefið slæma háþrýstisþurrkun ef raunveruleg útføringin er ekki hönnuð samkvæmt RF-prinsípum. Þetta er ein af ásökunum fyrir því að framkvæmd í tölvusímulötorum, PCB-hönnun, hönnun innhulsa og tilraunastofnupróf ættu að vera tekin sem eitt verkfræðiferli.

Fyrir meira kröfukennd kerfi getur LC lægri-frekvenstilfílter verið sameinuð við holufílter, keramísk fílter eða dreifða sendilínustyrkt. LC-fílter eru áhrifsamir vegna lágmarks stærðar, fleksibla heimildar til að sameina þau og lágs kostnaðar. Holufílter geta veitt hár Q-þátt, lágan innsetningartapi, sterkan út-frekvenstilvísun og meiri aflmeðhöndlun í mörgum mið- og háfrekvenstilviki.

Velja sérsniðið LC lægri-frekvenstilfílter

Sérsæð LC-síur eru oft forgjörðar þegar tæki úr skúffunni geta ekki uppfyllt kröfur til frekvens, pakka, afhverfingar eða aflmáls.

Þegar beðið er um sérsæða síur ættu verkfræðingar að gefa upp:

• Kröfuð passband
• Óskandi cutoff eða yfirgangsregion
• Frekvensir annar og þriðji hálftegundar
• Hámarks innsetningarþremming í passbandinu
• Kröfuð endurhafn eða VSWR
• Málsetning á þremmingu í stoppbandinu
• Hámarks samfelld og topp RF afl
• Framkvæmdartemperatureysa
• Þvermælingar
• Tengi eða pinnastilling
• Umhverfis- og áreiðanleikskröfur

Að veita fullnægjandi tilgreiningar gerir filterframleiðandanum kleift að velja viðeigandi uppbyggingu, hlutategund, hýsishönnun og framleiðsluferli.

RF-hlutaportfel RSWave inniheldur LC-síur, holusíur, mikrogelgissíur úr keramík, tvíhliða síur, margfaldara síur og önnur þætti. Þessir vörur eru notaðir í samskiptatengingum, raddreifingum, sambandssamstæðum með geimstjörnur, stjörnuvísunartæki, ómannvirkum kerfum, geimþættum, iðnaðar-RF-raukatæki og sérsniðnum mikrogelgiskerfum.

Ályktun

LC-lággáttarsíra dregur niður háharma af RF-afturkallaðri aflstyrkingu með því að sameina raðvindu og skiptivindu til að láta grunnbylgjuinni fara í gegn en hafna hærri tíðni.

Áhrifarík stöðvun háðra hljóðfæra er háð miklu fleiri þáttum en að velja skurðfrekvens. Röð sílurs, svarategund, Q-þáttur þátta, aflmat, öndunartilvik, jörðun, skjólandi, hitastjórnun, PCB-uppsetning og framleiðslutolerans hafa allir áhrif á raunverulega afköst.

Þegar þessir þættir eru leystir saman getur vel hönnuð LC lágmarkssílur verulega minnkað útvarpsgeisla annað og þriðja háðra hljóðfæra, bætt rafmagns samhæfni, vernda nágrannasamþættara og hjálpað RF-sendistöð til að uppfylla spektralskilyrði sín.

Fyrir notkun sem krefst þéttar pakkningar, lágar innsetningar tapa, skilgreindrar háðra hljóðfæra stöðvunar, hárra áreiðanleika eða óvenjulegs viðskiptatengils veitir sérsníðin RF LC sílur ávinna leið frá hönnun á rafeindakringlum til reiðubúinnar RF afkostagæða.