Hver er hlutverk mikrobolga keramískra sítra í T/R-einingum?

Sendi-/móttakshólf, oft kölluð T/R-hólf, eru meðal mikilvægustu byggingarblokka í nútíma röðunarráðstöðvum, fasaðra samskipta, rafrænni mótvægi, sjávarútvegs-samskipta og öðrum háþróttaðum útvarpsfrekvenzuskerfum. Hvert hólf verður að senda hár afl útvarpsfrekvenzusignal, móttaka miklu veikara endursendt eða innkomandi signal og halda áreiðanlegri frásleppu milli tveggja virkni leiðanna.

Í þessu þjúfku og kröfuðu útvarpsfrekvenzumiljó er hlutverk mikrogolfa keramískra sítra auðvelt að undirmeta. Það er ekki einfaldlega hlutur sem fjarlægir óskaðar tíðnum. Vel hönnuð keramísk sítra hjálpar til við að vernda viðkvæm móttakshlutdeildir, bætir hreinleika sendu signals, minnkar skammstöðu, styður val á ákveðnum tíðnibylgjum og gengur með að heildarstærð, stöðugleiki og áreiðanleiki T/R-hólfsins.

Að skilja signalleiðina innan í T/R-hólfi

Typískur T/R-hluti inniheldur sendiketju, viðtökuketju, skipti- eða tvöfaldunarraðstöðu, stjórnvélræn hluta og viðskiptamót fyrir þyngdarhlaup.

Í sendingarhami fer RF-signalinu í gegnum stig ávöxtunar áður en það er sent til þyngdarhlaupsins. Hlutinn verður að tryggja að senda orkan sé innan áætlaðs virkisviburs og að háharmoníkur, óþarfa signal og út-viburs bylgjuverk séu nægilega dregin niður.

Í viðtökuhami er stöðan enn viðkvæmari. Nytilegt signal sem kemur á þyngdarhlaupið getur verið mjög veikt. Áður en það nær LNA (lágbylgjuviðtökuvirkjum) og síðari viðtökustigum ættu óþarfa signal að vera hafnað eins fljótt og mögulegt er. Annars gætu sterkt út-viburs orka yfirleidd viðtökuna, minkað viðtökugetu, valdið millihringun vörur , eða felð nytilega signalið.

Mikrogelgisskammtaðir úr keramík geta verið settir á mismunandi staði í þessum leiðum, eftir kerfisbyggingu. Þeir geta verið settir fyrir eða eftir amplifíer, innbyggt nálægt öndunarmynni eða sameinuðir við aðrar síuskipta- og tvíleiðsluverkefni. Nákvæm staðsetning þeirra er ákvarðuð af tíðnum, aflstigi, kröfu um innsláttarþátt, afvísunarmarkmiðum, hitastöðum og tiltæku rúmi.

1. Val á nauðsynlegum virkistíðnibandi

Fyrsta og beinstu fall mikrogelgisskammtaða úr keramík er tíðnival. Hann leyfir tölvusignalum innan tilgreindar gegngangstíðnibands að ferðast í gegnum móduлин á meðan tíðnir utan þess bands eru dregnar niður.

Í raddráð- og samskiptakerfum er rafsegulheimilisið sjaldan hreint. Nágrannatengdir sendar, aðliggjandi tæki, staðbundnir skjálftuvibrar, skiptitæki og aðrar RF undirkerfisþættir geta allar framleitt óskaðan orka. Án nægilegrar síuskiptingar getur þessi orka komið inn í tölvusignalleiðina og áhrifað kerfisvirkinu.

Keramískur bandþrýstifiltrí sem skilgreinir stýrða spektróglu fyrir T/R-hluta. Miðju tíðni, breidd á bandi, ójafnvægi í gegnumferðarbandi, innsetningartapi, endurhafnartapi og út-fyrir-band tapi má hanna í samræmi við notkunina.

RSWave-mikrogolfa dielektriskir keramískir filtrar nota keramísk efni með háan dielektriska fastatölu, lágan tap og hitastöðugleika sem byggingu fyrir sveiflur. Vöruskrá fyrirtækisins inniheldur staðlaða og sérsníðaða filtrana frá um 400 MHz til 7 GHz, sem hendir nauðsynjum fyrir smalbanda og víðbanda í þáttagreiningu, leiðsögn, raddvélum, geimstöðvusambandi og öðrum RF framendaforritum.

2. Vernd á viðkvæmu móttakaskynjunarkerfi

Móttakaskynjunarkerfið er oft sá veikasti hluti T/R-hluta. Lágt-þyngdar aukningaraðili er hönnuð til að greina veika tínslur, en hún getur líka verið áhrifar af sterku óæskilegum tínslum utan virkisbands.

Keramískur sílur, sem er settur nálægt innslætti viðtakans, veitir fyrirval áður en óskaðar orkuhringir nálgast lágþyngdarstöðvunaraftöku. Þetta hjálpar til að minnka hættu á því að viðtakinn verði óviðkvæmir, samþrýstur og verði áhrifar af skammháðri stöðu.

Til dæmis gæti viðtakandi raddreifisþáttaraþjónustu þurft að greina veikan endurspeglunartón strax eftir að sendandi hefur sent út háorða púls. Þótt T/R snúður veiti einangrun, geta afgangar af lek, nálægir sendendur og breiðbandaþyrla samt nálgast móttökuveginn. Sílur með viðeigandi afstöðukenndum eiginleikum bætir við önnur lag af tíðnisvaliðri vernd.

Þetta er sérstaklega gagnlegt í þéttum rafmagnshvolfum, eins og margfalla raddreifisþáttaraþjónustuplötum, ómannvirkum kerfum, samskiptamiðstöðvum, tækjum til raunverulegrar mótvægi og geimskipaskjánum.

Hins vegar má ekki skoða verndun móttakans sérstaklega án þess að taka tillit til innsetningartap. Hver þáttur af desibel getur áhrif á háttahljóðsmyndun móttakans áður en hún nær að lág-háttahljóðs fjölbylgjuþættinum. Val á síu þýðir því að finna raunhæft jafnvægi milli lágts tap í gegnumferðarsvæðinu og sterkrar afmála utan gegnumferðarsvæðis.

3. Þýðing á hreinleika senduðu merkis

Virkjafi fyrir afl hefur ekki einungis viðkomandi berarbylgju. Eftir því sem virkjafinn er í notkun, eftir tegund álagningar, línuleika og umhverfi hans getur hann einnig framleitt háharmoníkur, breiðbanda hljóð og óæskilega útvarpsmerki.

Mikrobolugukeramíksíu í sendipunkti dregur niður óæskilegar tíðnisþætti áður en merkið nær andönnunni. Þetta hjálpar T/R-einingunni að uppfylla áskoranir á spektri og minnkar líkurnar á að trufla nærliggjandi rásir eða aðrar innbyggðar RF-kerfis.

Aukin hreininda senduðu merkis er sérstaklega mikilvæg í virku rafmagnskenndum skánunarraðum. Hundruð eða jafnvel þúsundir T/R-hluta geta verið í notkun samhliða. Litlir ófullkomnur á hlutastigi geta safnast saman og áhrifa spektrálagfærslu heilar röðvarinnar.

Síurinn verður samt valinn með nægilegri getu til að halda á við afl. Hátt meðalafl, pulsafl, hitacyklingar, ósamræmi í impedans og uppsetningarskilyrði geta allt áhrifa langtímaaflvirkni. Lokaútförin ætti því að staðfesta undir raunverulegum afl- og hitaskilyrðum hlutans í stað þess að meta aðeins við lága merkisstig.

4. Aukning á einangrun milli sendingar- og móttökuviðfanganna

T/R-hlutarnir krefjast áhrifamikillar aðskilnaður milli háaflssendingar og hákvæmrar móttöku. Þessi aðskilnaður er venjulega náður með skiptum, hringjum, tvíhliða síurum eða öðrum leiðbeinandi hlutum, en tíðnisvalin tæki geta veitt aukin einangrun.

Þegar sendi- og viðtökukanálarnir virka á mismunandi tíðnum getur mikrogelgisskálduhringur með dielektrískum keramíkum sameinað tvær síurleiðir í eina þéttan hlut. Ein grein fer yfir senditíðnibandið, en hin fer yfir viðtöku tíðnibandið. Bæði greinar geta deilt sameiginlegum öndunarmunn, en halda samt einangrun á milli kanála.

Mikrogelgisskálduhringar RSWave með dielektrískum keramíkum eru byggðir á há-Q, lág-tap keramískum skálduhringum og nýta um 400 MHz til 6 GHz. Þéttbyggingin, hitastöðugleikinn og samhæfni við yfirborðssetningu gera þá viðeigandi fyrir heildarskipulag RF framenda þar sem PCB-flæði og þyngd eru takmarkaðar.

Fyrir kerfi sem nota sömu tíðni í skiptum tíðarslótum er hugsanlega viðeigandi að nota aðgreindan síu og RF rásaskipti. Fyrir kerfi sem nota tíðnideilingu getur sameindur skálduhringur minnkað fjölda ósamspilaðra hluta og einfaldað öndunarmunninn.

5. Styðja minnkun RF framenda

Tímaröð- og fyrirhendur RF-stýrslubúnaður setur strangar takmarkanir á stærðum á módule. Fjarlægð milli þátta í þáttaröð er tengd bylgjulengd, svo rafeindatæknin bakvið hvern geislaþátt þarf oft að passa inn í mjög takmarkaða líkamlega svæði.

Mikrogelgishitavirk efna eiga hága hlutfallslega permittivitet. Þetta gerir það mögulegt að gera skammtaða strúktúr minni en margir jafngildir loftfylltir eða venjulegir metallskammtaðar þættir sem virka við sama tíðni. Á þessu vegna geta keramískir síur veitt áhrifamikla valmöguleika í samþrýstri og léttviktinni útfærslu.

Minnkun er ekki einungis mekanísk ávinningur. Styttri tengingar geta minnkað ósæmilegar áhrif, einfaldari RF-rútingu og styðja hærra stig heildar. Minni þættir geta einnig hjálpað hönnuðum að setja síuna nærri tækinu sem hún er ætluð að vernda.

Minnsta síurinn er hins vegar ekki sjálfkrafa besti síurinn. Hönnuðir verða einnig að huga að óhlaðnum Q-gildi, tapi í leidara, tengingarbyggingu, hitafjarlægingu, framleiðsluslátt, PCB-lagningu, skjólskydd og afstöðuframvinda. Ávinna síur er sá sem uppfyllir allar raunverulegar raf- og umhverfisþörf innan áskilinnar rúmmáls.

6. Viðhalda tíðnisstöðugleika yfir hitastigssviði

T/R-einingar geta verið í notkun í útivistarbasistöðum, loftfarskerfum, ökutækjum, skipum, geimflugvélum, iðnaðarútbúnaði eða öðrum umhverfi þar sem hitastigið getur breyst miklu.

Ef bylgjulengd síursins færir of mikið með hitastigið getur gegndarmálið fært sig frá nauðsynlegum tíðnisbandi. Þetta getur aukat innsetningartapið, skekkt tínustu eða minkað afstöðu við ákveðin tíðnisband.

Hita-stöðug efnisameind fyrir mikrogelgju hjálpar til að takmarka þessa dreifingu. Efnissamsetning, rönd rásar, metallvörpun, tengingarhönnun, festingaraðferð og umhverfis PCB-gerð áhrifa allt endanlega hitamótreiðsluna.

Fyrir kröfuþungar forrit skulu verkfræðingar meta meira en bara netgreinilínu við stofuhitastig. Mælingar ættu að ná yfir búistu hitamóttökuviðmiðunarsvæðið og, þar sem við á, skjálftu, rýmdarhlutfall, aflskipti og langtímaaldri.

7. Því betri áreiðanleiki á kerfisstigi

Gildi mikrogelgjukeramísks sílurs ætti að meta á módulestigi og kerfisstigi, ekki aðeins sem einstök S-viðfangapróf.

Viðeigandi sílur getur gagnast í:

• Bættum móttakaskynjun í staði átrunar
• Lægra líkurnar á ofhleðslu á lágsdúðu amplifíer
• Minni hálfþættir og óæskilegar útvarpsleiðingar
• Bættur aðskilnaður milli sendingar og móttaks
• Samræmdari afstaða yfir hitasvæðið
• Minni og léttari RF framenda-samsetningar
• Auðveldari samþætting á sía- og tvíhliða-virkni

Þessi kostir geta bætt uppgöngusvið, gæði tengingar, rafmagns samhæfni og virkjunarreiði. Áhrifin þeirra í raun dependa á heildar-RF-búgettinu, þ.m.t. styrk áhrifa, háðarstuðul, aðskilnaður skiptis, samræmi við æðu, tap í sendilínu og skjólskyggja.

Lykilvísindin við val á keramískum sía fyrir T/R-einingu

Verkfræðingar ættu að byrja á skýrum rafrænum og vélarænum tilgreiningum. Mikilvæg vísindin eru:

• Miðju tíðni og breidd á tíðnibandi: Sían verður að láta ganga alla virkni tíðni, þ.m.t. breidd á tíðnibandi vegna módfæringar, tíðnivillu og væntanlega hitavillu.
• Innsláttartap: Lágt tap er sérstaklega mikilvægt á undan lágraðar hljóðstyrkjar og eftir aflvinnu.
• Út-fyrir-tíðniband hafna: Hafnun ætti að skilgreina á tilteknum truflunarfrequenzum í stað þess að lýsa henni einungis sem almennri hámarksgildi.
• Endurkallað tap eða VSWR: Góð samræming á impedans hjálpar til að minnka endurspeglun og styðja áforseanlega afvörpun og hitastöðu á loftnetti.
• Spenningarbearun: Sendaferli-síur verða að vera með þolmöguleika fyrir nauðsynlega rás- eða pulsaða aflstyrk, þar á meðal ósamræmi í mismunandi aðstæðum.
• Hitastöðugleiki: Frequenzafvikelsi og breytingar á tapi ættu að vera innan viðkomandi marka í tilgreindum umhverfi.
• Stærð og festingaraðferð: Pakkið ætti að passa við tiltækt PCB-flöt, sameiningaraðferð, jörðunarbyggingu og hitavirkjunarkerfi.
• Sérsniðningarmöguleikar: Margar T/R-einingar nota óstaðlaðar frequenzur, breidd á tíðnibylgusvæði, dregdarpunkta eða pakkaform. Sérsniðin síra gæti náð betri kerfisstjórnunarsamvægi en almennt tilbúin vöruflokkssíra.

Vinna með reynslaðan framleiðanda í háþrátta keramískum hlutum

T/R-hlutafilter ætti í besta lagi að þróa með samræðum á milli hönnuðar hlutans og framleiðanda hlutanna. Gagnleg hönnunaraðstoð inniheldur eftirfarandi: nauðsynlegan leiðbeinissvæðisviðmið, útvarpsfrekvenzur, upprunavídd og hleðsluvídd, aflstig, hitastigssvæði, rúmmál (mechanical envelope), viðskiptasnið (interface format) og áætlað ársfjöldi.

Jiaxing Ruishang Electronic Technology Co., Ltd. hefur lagt áherslu á rannsóknir, þróun, framleiðslu og sölu á háþrótunar keramískum hlutum frá árinu 2015. Vöruflokkur fyrirtækisins inniheldur háþrótunar dielektrísk keramísk filter, keramísk tvíhliða tengi (duplexers), LC-filter, holufilter og keramískar snúðfæri (antennas). Fyrirtækið veitir einnig ímyndun (simulation)