Componentes pasivos en circuitos de RF
Resistencias, condensadores, antenas... Conozca los componentes pasivos utilizados en sistemas de RF.
Los sistemas de radiofrecuencia no difieren fundamentalmente de otros tipos de circuitos eléctricos. Se aplican las mismas leyes de la física y, por consiguiente, los componentes básicos utilizados en los diseños de radiofrecuencia también se encuentran en circuitos digitales y analógicos de baja frecuencia.
Sin embargo, el diseño de RF implica un conjunto único de desafíos y objetivos, por lo que las características y usos de los componentes requieren una consideración especial al trabajar en el contexto de RF. Además, algunos circuitos integrados realizan funciones muy específicas de los sistemas de RF; no se utilizan en circuitos de baja frecuencia y podrían no ser bien comprendidos por quienes tienen poca experiencia en técnicas de diseño de RF.
A menudo clasificamos los componentes como activos o pasivos, y este enfoque es igualmente válido en el ámbito de la radiofrecuencia. Las noticias tratan los componentes pasivos específicamente en relación con los circuitos de radiofrecuencia, y la página siguiente trata los componentes activos.
Condensadores
Un condensador ideal proporcionaría exactamente la misma funcionalidad para una señal de 1 Hz y una señal de 1 GHz. Pero los componentes nunca son ideales y las no idealidades de un condensador pueden ser bastante significativas a altas frecuencias.
"C" corresponde al condensador ideal, oculto entre tantos elementos parásitos. Tenemos resistencia no infinita entre las placas (RD), resistencia en serie (RS), inductancia en serie (LS) y capacitancia en paralelo (CP) entre las almohadillas de la PCB y la placa de tierra (suponemos componentes de montaje superficial; más sobre esto más adelante).
La no idealidad más significativa al trabajar con señales de alta frecuencia es la inductancia. Se espera que la impedancia de un condensador disminuya continuamente al aumentar la frecuencia, pero la presencia de la inductancia parásita hace que la impedancia disminuya a la frecuencia autorresonante y luego comience a aumentar.
Resistencias, et al.
Incluso las resistencias pueden resultar problemáticas a altas frecuencias, debido a que tienen inductancia en serie, capacitancia en paralelo y la capacitancia típica asociada con las almohadillas de PCB.
Y esto nos lleva a un punto importante: al trabajar con altas frecuencias, los elementos parásitos del circuito están por todas partes. Por muy simple o ideal que sea un elemento resistivo, debe ser empaquetado y soldado a una placa de circuito impreso (PCB), y el resultado son elementos parásitos. Lo mismo ocurre con cualquier otro componente: si está empaquetado y soldado a la placa, los elementos parásitos están presentes.
Cristales
La esencia de la radiofrecuencia (RF) reside en manipular señales de alta frecuencia para que transmitan información, pero antes de manipularlas, es necesario generarlas. Al igual que en otros tipos de circuitos, los cristales son un medio fundamental para generar una referencia de frecuencia estable.
Sin embargo, en el diseño digital y de señales mixtas, los circuitos basados en cristales suelen no requerir la precisión que ofrece un cristal, por lo que es fácil descuidar la selección del cristal. Un circuito de RF, en cambio, puede tener requisitos de frecuencia estrictos, lo que exige no solo precisión inicial de frecuencia, sino también estabilidad de frecuencia.
La frecuencia de oscilación de un cristal ordinario es sensible a las variaciones de temperatura. La inestabilidad de frecuencia resultante crea problemas para los sistemas de radiofrecuencia, especialmente aquellos expuestos a grandes variaciones de temperatura ambiente. Por lo tanto, un sistema puede requerir un TCXO, es decir, un oscilador de cristal con compensación de temperatura. Estos dispositivos incorporan circuitos que compensan las variaciones de frecuencia del cristal:
Antenas
Una antena es un componente pasivo que se utiliza para convertir una señal eléctrica de radiofrecuencia (RF) en radiación electromagnética (REM), o viceversa. Con otros componentes y conductores, buscamos minimizar los efectos de la REM, y con las antenas, optimizar su generación o recepción según las necesidades de la aplicación.
La ciencia de las antenas no es sencilla. Diversos factores influyen en el proceso de selección o diseño de una antena óptima para una aplicación específica. AAC cuenta con dos artículos (haga clic aquí y aquí) que ofrecen una excelente introducción a los conceptos de antenas.
Las frecuencias más altas conllevan diversos desafíos de diseño, aunque la parte de la antena del sistema puede resultar menos problemática a medida que aumenta la frecuencia, ya que permiten el uso de antenas más cortas. Hoy en día, es común usar una "antena de chip", que se suelda a una placa de circuito impreso (PCB) como los componentes típicos de montaje superficial, o una antena de PCB, que se crea incorporando una pista especialmente diseñada en la placa de circuito impreso.
Resumen
Algunos componentes son comunes sólo en aplicaciones de RF, y otros deben elegirse e implementarse con más cuidado debido a su comportamiento no ideal en alta frecuencia.
Los componentes pasivos exhiben una respuesta de frecuencia no ideal como resultado de la inductancia y capacitancia parásitas.
Las aplicaciones de RF pueden requerir cristales que sean más precisos y/o estables que los cristales comúnmente utilizados en circuitos digitales.
Las antenas son componentes críticos que deben elegirse de acuerdo con las características y requisitos de un sistema de RF.
Si Chuan Keenlion Microwave ofrece una amplia selección de configuraciones de banda estrecha y banda ancha, que abarcan frecuencias de 0,5 a 50 GHz. Están diseñados para manejar de 10 a 30 vatios de potencia de entrada en un sistema de transmisión de 50 ohmios. Se utilizan diseños de microbanda o línea de banda, optimizados para un rendimiento óptimo.
Hora de publicación: 03-nov-2022
