고주파 기술 - RF 회로의 원리와 응용

RF 회로란?

무선 주파수는 RF, 무선 주파수는 무선 주파수 전류, 고주파 교류 전자기파의 일종입니다. 초에 1000번 미만으로 변하는 교류를 저주파 전류, 1000번보다 큰 교류를 고주파 전류라고 하며, 무선 주파수가 그런 고주파 전류입니다.

RF 회로는 신호의 전자기 파장을 회로 또는 장치의 크기와 같은 크기로 처리하는 회로를 말합니다. 이때 소자의 크기와 도선의 크기의 관계로 인해 회로는 분산파라미터 이론으로 다루어야 한다. 이러한 종류의 회로는 RF 회로로 간주할 수 있으며 주파수에 대한 엄격한 요구 사항은 없습니다. 예를 들어 장거리 전송 AC 전송 라인(50 또는 60Hz)은 때때로 RF 이론으로 처리해야 합니다.

RF Generator 원리와 개발

RF 회로의 가장 중요한 응용 분야는 무선 통신입니다. 그림 A는 일반적인 무선 통신 RF시스템의 블록도이다. 다음은 전체 무선 통신 RF시스템에서 RF 회로의 역할을 분석하기 위해 이 시스템을 예로 들어 설명합니다.

PCB 보드

이것은 송신기 회로, 수신기 회로 및 통신 안테나를 포함하는 무선 통신 송수신기의 시스템 모델입니다. 이 트랜시버는 개인 통신 및 무선 근거리 통신망에서 사용할 수 있습니다. 이 시스템에서 디지털 처리 부분은 주로 샘플링, 압축, 코딩 등을 포함한 디지털 신호를 처리 한 다음 A / D 변환기를 통해 아날로그 형태로 아날로그 신호 회로 단위로 처리합니다.

아날로그 신호 회로는 송신부와 수신부의 두 부분으로 나뉩니다.

송신부의 주요 기능은 다음과 같습니다. DA 변환에서 출력된 저주파 아날로그 신호와 국부 발진기에서 제공하는 고주파 반송파는 믹서를 통해 무선 주파수 변조 신호로 상향 변환되고 무선 주파수 신호는 다음으로 방사됩니다. 안테나를 통해 공간. 수신부의 주요 기능은 공간 복사 신호가 안테나를 통해 수신 회로에 결합되고 수신된 약한 신호가 저잡음 증폭기에 의해 증폭되고 국부 발진 신호가 IF 신호를 포함하는 신호로 하향 변환된다는 것입니다. 믹서를 통해 구성 요소. 필터의 기능은 유용한 if 신호를 걸러낸 다음 A/D 변환기를 입력하여 디지털 신호로 변환한 다음 처리를 위해 디지털 처리 부분에 들어가는 것입니다.

다음으로 그림 a의 블록도에서 저잡음 증폭기(LNA)에 대한 일반적인 RF 회로의 구성과 특성에 대해 설명합니다.

그림 B는 트라이퀸트 사의 tga4506-sm을 예로 든 이 증폭기의 회로 기판 다이어그램을 보여줍니다. 입력 신호는 정합 필터 네트워크를 통해 증폭기 모듈에 입력됩니다. 일반적으로 트랜지스터의 공통 이미 터 구조는 증폭기 모듈에 사용되며 입력 임피던스는 저잡음 증폭기 앞 필터의 출력 임피던스와 일치해야 최상의 전송 전력과 최소 반사 계수를 보장합니다. 이 매칭은 RF 회로 설계에 필요합니다. 또한 LNA의 출력 임피던스는 백 엔드에서 믹서의 입력 임피던스와 일치해야 합니다. 이렇게 하면 증폭기의 출력 신호가 반사 없이 믹서에 완전히 입력될 수 있습니다. 이러한 매칭 네트워크는 마이크로스트립 라인과 때로는 독립적인 수동 장치로 구성됩니다. 그러나 고주파에서의 전기적 특성은 저주파에서의 전기적 특성과 상당히 다릅니다. 또한 마이크로 스트립 라인은 실제로 일정한 길이와 폭을 갖는 동박 스트립이며 마이크로 스트립 라인은 시트 저항, 커패시터 및 인덕턴스와 연결되어 있음을 그림에서 알 수 있습니다.

PCB 보드

전자 이론에서 전류가 도체를 통해 흐를 때 도체 주위에 자기장이 형성됩니다. 교류 전류가 도체를 통과하면 도체 주위에 교류 전자기장이 형성되며 이를 전자기파라고 합니다.

전자파의 주파수가 100kHz보다 낮으면 전자파가 표면에 흡수되어 효과적인 전송을 형성할 수 없습니다. 그러나 전자파의 주파수가 100kHz보다 높으면 전자파가 공기 중으로 확산되어 대기권 바깥쪽의 전리층을 통해 반사되어 장거리 전송 능력을 형성할 수 있습니다. 장거리 전송이 가능한 고주파 전자파를 무선주파수라고 합니다. 고주파 회로는 기본적으로 수동 부품, 능동 부품 및 수동 네트워크로 구성됩니다. 고주파 회로에 사용되는 부품의 주파수 특성은 저주파 회로와 다릅니다. 고주파 회로에서 수동 선형 부품은 주로 저항(커패시터), 커패시터(커패시터) 및 인덕터(커패시터)입니다.

전자 기술 분야에서 RF 회로의 특성은 일반적인 저주파 회로와 다릅니다. 주된 이유는 고주파 조건에서 회로의 특성이 저주파 조건에서와 다르기 때문에 무선 주파수 회로의 작동 원리를 이해하려면 무선 주파수 회로 이론을 사용할 필요가 있기 때문입니다. 고주파에서 표유 커패시턴스와 표유 인덕턴스는 회로에 큰 영향을 미칩니다. 표유 인덕턴스는 도체 연결과 부품 자체의 내부 자체 인덕턴스에 존재합니다. 부유 커패시턴스는 회로의 도체 사이 및 구성 요소와 접지 사이에 존재합니다. 저주파 회로에서 이러한 표유 매개변수는 회로의 성능에 거의 영향을 미치지 않습니다. 주파수가 증가함에 따라 표유 매개변수의 영향이 점점 더 심각해집니다. 초기 VHF 대역 TV 수신기에서는 표유 커패시턴스의 영향이 너무 커서 더 이상 커패시터를 추가할 필요가 없습니다.

또한 RF 회로에는 표면효과가 있습니다. 직류와 달리 전류는 DC 상태에서 전체 도체를 통해 흐르고 고주파에서는 도체 표면에 흐릅니다. 결과적으로 고주파 AC 저항이 DC 저항보다 큽니다.

고주파 회로의 또 다른 문제는 전자기 복사의 영향입니다. 주파수가 증가함에 따라 파장이 회로 크기 12와 비슷할 때 회로는 방사체가 됩니다. 이때 회로 간, 회로 간 및 외부 환경 간의 다양한 결합 효과가 있어 많은 간섭 문제가 발생합니다. 이러한 문제는 종종 저주파에서 관련이 없습니다.

통신 기술의 발달로 통신 장비의 사용 빈도는 날로 증가하고 있습니다. 무선 주파수(RF 회로) 및 마이크로파(MW) 회로는 통신 RF 시스템에서 널리 사용됩니다. 고주파 회로의 설계는 업계에서 특별한 주의를 기울였습니다. 새로운 반도체 장치는 고속 디지털 시스템을 만들고 고주파 아날로그 시스템은 계속 확장됩니다. 마이크로파 무선 주파수 식별 시스템(RFID)의 캐리어 주파수는 915MHz 및 2450MHz입니다. GPS의 반송파 주파수는 1227.60mhz 및 1575.42MHz입니다. 

개인 통신 시스템의 RF 회로는 1.9GHz에서 작동하며 더 작은 크기의 개인 통신 단말기에 통합될 수 있습니다. 4GHz 상향링크는 C-밴드 위성방송통신시스템 통신링크와 6GHz 하향링크 통신링크에 포함된다. 일반적으로 이러한 회로의 작동 주파수는 1GHz 이상이며 통신 기술의 발전과 함께 이러한 추세는 계속될 것입니다. 그러나 특수한 장비와 장치뿐만 아니라 DC 및 저주파 회로에서 사용되지 않는 이론적인 지식과 실제 경험이 필요합니다.