Akoplamendua eta ihesak RF sistemetan

Bizitza Errealeko RF seinaleak

RF diseinuak eta analisiak maiztasun handiko seinaleak zirkuitu erreal baten bidez mugitzeko modu konplexuak ulertzea eskatzen du.

RF diseinua ingeniaritza elektrikoaren azpidiziplina desberdinen artean oso zaila dela jakin da. Horren arrazoia seinale elektriko teorikoen eta maiztasun handiko seinale sinusoidalen arteko muturreko inkoherentzia da.

Momenturen batean guztiok hasten gara konturatzen zirkuitu teorikoen analisian aurkitutako idealen osagaiak eta hariak eta seinaleak errealitatearen oso hurbilketa zehaztugabeak direla. Osagaiek tolerantzia eta tenperatura menpekotasunak eta elementu parasitoak dituzte; hariak erresistentzia, ahalmena eta inductance dira; seinaleek zarata dute. Hala ere, zirkuitu arrakastatsu ugari diseinatu eta gauzatu behar dira, nonidealitate horiengatik kontuan hartu gabe.

Benetako "kondentsadore" baten zirkuitu baliokidea; maiztasun oso altuetan induktore gisa jokatzen du.

Hau da posible egun askotan hainbeste zirkuituk maiztasun baxuko edo digital seinaleak daudelako. Maiztasun baxuko sistemek askoz gutxiago jasaten dute seinale ez diren eta osagaien portaera; ondorioz, maiztasun baxuko zirkuituek askoz ere gutxiago desbideratzen dute espero dugun eragiketatik azterketa teorikoan oinarrituta. 

Maiztasun handiko sistema digitalek ez dute bereizgarritasunen menpe jartzen, baina normaltasun ez horien eraginak normalean ez dira nabarmenak komunikazio digitala berez sendoa delako. 

Seinale digital batek degradazio handia izan dezake zirkuitu ez-zirkularren portaeraren ondorioz, baina hartzaileak oraindik logika baxua logika baxua denetik bereizten badu, sistemak funtzionaltasun osoa mantentzen du.

RF munduan, noski, seinaleak ez dira digitalak ezta maiztasun baxukoak ere. Ustekabeko seinaleen portaera arau bihurtzen da, eta seinale / zarata murriztuko dB bakoitza dagokion barruti murriztuari edo audioaren kalitate baxuari edo errore tasa handituari dagokio.

Akoplamendu ahalmena
Ezinbestekoa da ulertzeko RF seinaleak ez direla soilik xedatutako eroale bideetara mugatzen. Hori gertatzen da bereziki inprimatutako zirkuitu plaken testuinguruan, non arrasto eta osagaiek bereizketa fisiko txikia izaten duten.

 

Zirkuituaren diagrama tipikoa osagaiek, hariak eta tartean dagoen espazio hutsak osatzen dute. Suposizioa seinaleek hariak zeharkatzen dituztela da eta ezin dela espazio hutsetik igaro. Egia esan, espazio huts horiek kondentsadorez betetzen dira. Edukitzailea bi eroale material isolatzaile batez bereizten den bakoitzean sortzen da, eta ahalmen handiagoa dute.

Kondentsadoreek DC blokeatzen dute eta maiztasun baxuko seinaleen inpedantzia handia aurkezten dute. Horrela, nahigabeko ahalmen hori guztia gehiago edo gutxiago alde batera utzi dezakegu maiztasun baxuko diseinuaren testuinguruan. Baina inpedantzia gutxitzen da maiztasuna handitzen doan heinean maiztasun oso altuetan, PCB bat inpedantzia baxuko eroale bideak betetzen dira, kapazitate parasitoak sortuta.

Erradiazio akoplamendua
Idealizatutako munduan, RF gailu bakoitzak antena bat du. Egia esan, eroale bakoitza antena da erradiazio elektromagnetikoa igortzeko eta jasotzeko gai dela. Horrela, erradiazio akoplamenduak beste bide bat eskaintzen du RF seinaleak ustez hutsik gabeko espazio hutsak ikur eskematikoen artean igarotzeko.

Normala den bezala, arazo hau larriagoa da maiztasuna handitzen doan heinean. Antena eraginkorragoa da bere luzera seinalearen uhin luzeraren zati garrantzitsu bat denean eta, beraz, PCB aztarnak (normalean nahiko laburrak) arazoak dira maiztasun altuak daudenean.

"Erradiazio akoplamendua" terminoa egokiagoa da eremu urruneko efektuei buruz aipatzean, hau da, antena berehala ez dagoen erradiazio elektromagnetikoak eragindako interferentzia. Igorpen eta jasotze eroaleak uhin luzera bat baino gutxiagotan bereizten direnean, elkarrekintza gertuko eremuan gertatzen da. Egoera honetan eremu magnetikoa da nagusi eta, ondorioz, termino zehatzagoa "akoplamendu induktiboa" da.

Leakage
Zirkuitu baten nahi ez diren zatietan estaltzen ari den RF seinalea "ihes" gisa deskribatzen da. Ihesaren adibide klasikoa honako diagrama honetan agertzen da:




Osziladore lokala (LO) seinalea nahastzailearen LO sarrerara zuzenean elikatzen da; hauxe da nahitakoa eroateko bidea. Aldi berean, seinaleak nahigabeko eroanbide bidea aurkitzen du eta nahastailearen beste sarrera portura ihes egitea lortzen du. Maiztasun eta fase berdineko bi seinale nahastuz DC desplazamendu bat lortzen da (desplazamenduaren magnitudea zerorantz jaisten da faseen diferentzia 90 ° edo –90 ° inguruetaraino). DC desplazamendu hau erronka garrantzitsu bat da, sarrerako seinalea zuzenean irrati-maiztasunetik banda-bandako maiztasunera itzultzen duten hargailuen arkitekturekiko.

Isurketarako beste bide bat zarata gutxiko anplifikadore batetik antenarainokoa da:


 

Baina ez da gelditzen; LO seinalea antena irradia zitekeen, kanpoko objektu batek islatu, eta gero antenak berak jaso. Honek berriro nahastuz eta ondorioz sortutako DC desplazamendua sortuko luke, baina kasu honetan ezustea oso konpentsaezina izango litzateke - islatutako seinalearen etengabe aldatzen den desplazamenduaren anplitudea eta polaritatea.

Transmisoreak eta hartzaileak
Ihes-arazoak sor ditzakeen beste egoera bat da RF gailu bat hartzailea eta igorlea barne hartzen dituenean. Igorlearen atalak potentzia anplifikadorea du, antenari seinale sendoa emateko diseinatutakoa. Hartzailearen zatia oso anplitude txikiko seinaleak anplifikatu eta demodulatzeko diseinatuta dago. Beraz, igorleak potentzia handia ematen du eta hartzaileak sentsibilitate handia eskaintzen du.

Seguru asko ikusiko duzu nora doa. Akoplamendu bide batek PA irteera hargailuen katean isuri dezake; nahiz eta gutxiagotu PA seinaleak hargailuen zirkuituetan arazoak sor ditzake.

Simplex, Duplexa
Hartzaileari iragazitako PA hau, kezka da zirkuituak aldibereko transmisioa eta harrera bultzatu behar dituenean. Bi gailu hauekin osatutako sistema, emisore emozionalak, transmisore eta hargailu gisa funtziona baitezakete, full duplex deritzo. Sistema oso duplex batek aldi berean bi norabideko komunikazioa ahalbidetzen du.

Erdi-duplex sistemak aldibereko bi norabideko aldibereko komunikazioa baino ez du onartzen, sistema erdi-duplex batean erabiltzen diren gailuak transceiver izaten jarraitzen dute, transmititu eta jaso dezaketelako. Gailu erdi-duplexekin ez dugu zertan kezkatu hartzailera hondoratutako iragazkiengatik hartzailearen katea aktiboa ez delako transmisioetan.

Norabide bakarreko RF komunikazio sistema deritzo "simplex". Oso adibide arrunta AM edo FM emisioa da; geltokiaren antena igortzen da eta auto irratiak jasotzen du.

Laburpena

* Bizitza errealeko seinale elektrikoak eta osagaiak aurreikusitako eta aztertzeko zailagoak dira beren idealizatutako aldekoak baino; hori bereziki egia da maiztasun handiko seinale analogikoetan.

* RF seinaleek erraz jo ohi dute akoplamendu ahalkorrek, erradiazio akoplamenduak eta akoplamenduek sortutako bidezko kondukzio bideetatik.
* Irrikitu nahi ez den eroanbide bideetatik RF seinaleen mugimendua ihesa deritzo.

* RF sistemak hiru kategoria orokotan banatu daitezke:

duplex osoa (aldi berean bi noranzkoko komunikazioa)
erdiko duplexua (aldi berean bi norabideko komunikazioa)
simplex (noranzko bakarreko komunikazioa)

Utzi mezu bat 

Mezu zerrenda