Componentes passivos em circuitos de RF
Resistores, capacitores, antenas... Aprenda sobre componentes passivos usados em sistemas de RF.
Os sistemas de RF não são fundamentalmente diferentes de outros tipos de circuitos elétricos. As mesmas leis da física se aplicam e, consequentemente, os componentes básicos usados em projetos de RF também são encontrados em circuitos digitais e analógicos de baixa frequência.
No entanto, o projeto de RF envolve um conjunto único de desafios e objetivos e, consequentemente, as características e os usos dos componentes exigem consideração especial quando operamos no contexto de RF. Além disso, alguns circuitos integrados desempenham funções altamente específicas de sistemas de RF — eles não são usados em circuitos de baixa frequência e podem não ser bem compreendidos por aqueles com pouca experiência em técnicas de projeto de RF.
Frequentemente categorizamos os componentes como ativos ou passivos, e essa abordagem é igualmente válida no âmbito da RF. A notícia aborda componentes passivos especificamente em relação aos circuitos de RF, e a próxima página aborda os componentes ativos.
Capacitores
Um capacitor ideal forneceria exatamente a mesma funcionalidade para um sinal de 1 Hz e um sinal de 1 GHz. Mas os componentes nunca são ideais, e as não-idealidades de um capacitor podem ser bastante significativas em altas frequências.
“C” corresponde ao capacitor ideal que está enterrado entre tantos elementos parasitas. Temos resistência não infinita entre as placas (RD), resistência em série (RS), indutância em série (LS) e capacitância em paralelo (CP) entre as placas da placa de circuito impresso e o plano de aterramento (estamos assumindo componentes de montagem em superfície; falaremos mais sobre isso posteriormente).
A não idealidade mais significativa quando trabalhamos com sinais de alta frequência é a indutância. Esperamos que a impedância de um capacitor diminua infinitamente à medida que a frequência aumenta, mas a presença da indutância parasita faz com que a impedância diminua na frequência autorressonante e, em seguida, comece a aumentar:
Resistores, et al.
Até mesmo resistores podem ser problemáticos em altas frequências, porque eles têm indutância em série, capacitância paralela e a capacitância típica associada a placas de PCB.
E isso levanta um ponto importante: quando se trabalha com altas frequências, elementos parasitas de circuito estão por toda parte. Não importa quão simples ou ideal seja um elemento resistivo, ele ainda precisa ser encapsulado e soldado a uma placa de circuito impresso, e o resultado são elementos parasitas. O mesmo se aplica a qualquer outro componente: se ele for encapsulado e soldado à placa, há elementos parasitas presentes.
Cristais
A essência da RF é manipular sinais de alta frequência para que transmitam informações, mas antes de manipular, precisamos gerar. Assim como em outros tipos de circuitos, os cristais são um meio fundamental para gerar uma referência de frequência estável.
No entanto, em projetos digitais e de sinais mistos, frequentemente os circuitos baseados em cristal não exigem a precisão que um cristal pode fornecer e, consequentemente, é fácil descuidar da seleção do cristal. Um circuito de RF, por outro lado, pode ter requisitos de frequência rigorosos, o que exige não apenas a precisão inicial da frequência, mas também a estabilidade da frequência.
A frequência de oscilação de um cristal comum é sensível a variações de temperatura. A instabilidade de frequência resultante cria problemas para sistemas de RF, especialmente aqueles expostos a grandes variações na temperatura ambiente. Assim, um sistema pode exigir um TCXO, ou seja, um oscilador de cristal com compensação de temperatura. Esses dispositivos incorporam circuitos que compensam as variações de frequência do cristal:
Antenas
Uma antena é um componente passivo usado para converter um sinal elétrico de RF em radiação eletromagnética (REM), ou vice-versa. Com outros componentes e condutores, buscamos minimizar os efeitos da REM, e com antenas, buscamos otimizar a geração ou recepção de REM de acordo com as necessidades da aplicação.
A ciência das antenas não é nada simples. Diversos fatores influenciam o processo de escolha ou projeto de uma antena ideal para uma aplicação específica. A AAC tem dois artigos (clique aqui e aqui) que oferecem uma excelente introdução aos conceitos de antenas.
Frequências mais altas trazem consigo vários desafios de projeto, embora a parte da antena do sistema possa se tornar menos problemática com o aumento da frequência, pois frequências mais altas permitem o uso de antenas mais curtas. Hoje em dia, é comum usar uma "antena de chip", soldada a uma placa de circuito impresso (PCB) como componentes típicos de montagem em superfície, ou uma antena de PCB, criada pela incorporação de um traço especialmente projetado ao layout da placa de circuito impresso.
Resumo
Alguns componentes são comuns apenas em aplicações de RF, e outros devem ser escolhidos e implementados com mais cuidado devido ao seu comportamento não ideal em altas frequências.
Componentes passivos exibem resposta de frequência não ideal como resultado de indutância e capacitância parasitas.
Aplicações de RF podem exigir cristais mais precisos e/ou estáveis do que os cristais comumente usados em circuitos digitais.
Antenas são componentes críticos que devem ser escolhidos de acordo com as características e requisitos de um sistema de RF.
Os micro-ondas Si Chuan Keenlion oferecem uma ampla seleção de configurações de banda estreita e larga, abrangendo frequências de 0,5 a 50 GHz. São projetados para suportar potências de entrada de 10 a 30 watts em um sistema de transmissão de 50 ohms. São utilizados designs de microfita ou stripline, otimizados para melhor desempenho.
Horário da publicação: 03/11/2022
