أخبار

المكونات السلبية في دوائر الترددات الراديوية 

المقاومات، والمكثفات، والهوائيات... تعرف على المكونات السلبية المستخدمة في أنظمة الترددات الراديوية.

لا تختلف أنظمة الترددات الراديوية جوهرياً عن أنواع الدوائر الكهربائية الأخرى. تنطبق عليها قوانين الفيزياء نفسها، وبالتالي فإن المكونات الأساسية المستخدمة في تصميمات الترددات الراديوية موجودة أيضاً في الدوائر الرقمية والدوائر التناظرية منخفضة التردد.

مع ذلك، ينطوي تصميم الترددات الراديوية على مجموعة فريدة من التحديات والأهداف، وبالتالي تتطلب خصائص واستخدامات المكونات عناية خاصة عند العمل في هذا المجال. كما أن بعض الدوائر المتكاملة تؤدي وظائف خاصة بأنظمة الترددات الراديوية، فهي لا تُستخدم في دوائر الترددات المنخفضة، وقد لا يفهمها جيدًا من ليس لديهم خبرة كافية بتقنيات تصميم الترددات الراديوية.

كثيراً ما نصنف المكونات إلى مكونات فعّالة ومكونات غير فعّالة، وينطبق هذا التصنيف أيضاً على مجال الترددات الراديوية. تتناول الأخبار المكونات غير الفعّالة تحديداً فيما يتعلق بدوائر الترددات الراديوية، بينما تتناول الصفحة التالية المكونات الفعّالة.

المكثفات

يُفترض أن يُؤدي المكثف المثالي نفس الوظيفة تمامًا لإشارة بتردد 1 هرتز وإشارة بتردد 1 جيجاهرتز. لكن المكونات الإلكترونية ليست مثالية أبدًا، وقد تكون عيوب المكثف كبيرة جدًا عند الترددات العالية.

يرمز الحرف "C" إلى المكثف المثالي المدفون بين العديد من العناصر الطفيلية. لدينا مقاومة غير لانهائية بين اللوحين (RD)، ومقاومة متسلسلة (RS)، وحث متسلسل (LS)، وسعة متوازية (CP) بين نقاط توصيل لوحة الدوائر المطبوعة والسطح الأرضي (بافتراض مكونات مثبتة على السطح؛ سنتناول هذا الموضوع بمزيد من التفصيل لاحقًا).

أهم عيب عند التعامل مع الإشارات عالية التردد هو الحث الذاتي. نتوقع أن تنخفض معاوقة المكثف باستمرار مع زيادة التردد، ولكن وجود الحث الذاتي الطفيلي يتسبب في انخفاض المعاوقة عند تردد الرنين الذاتي ثم تبدأ في الارتفاع.

المقاومات، وآخرون.

حتى المقاومات يمكن أن تسبب مشاكل عند الترددات العالية، لأنها تحتوي على محاثة متسلسلة، وسعة متوازية، والسعة النموذجية المرتبطة بلوحات الدوائر المطبوعة.

وهذا يقودنا إلى نقطة مهمة: عند العمل بترددات عالية، تتواجد العناصر الطفيلية في الدوائر الإلكترونية بكثرة. فمهما كان العنصر المقاوم بسيطًا أو مثاليًا، فإنه لا يزال بحاجة إلى التغليف واللحام على لوحة الدوائر المطبوعة، مما ينتج عنه عناصر طفيلية. وينطبق الأمر نفسه على أي مكون آخر: فإذا تم تغليفه ولحامه على اللوحة، فستكون العناصر الطفيلية موجودة.

البلورات

جوهر تقنية الترددات الراديوية هو معالجة الإشارات عالية التردد لنقل المعلومات، ولكن قبل المعالجة نحتاج إلى توليدها. وكما هو الحال في أنواع الدوائر الأخرى، تُعد البلورات وسيلة أساسية لتوليد مرجع تردد مستقر.

مع ذلك، في تصميم الدوائر الرقمية والمختلطة، غالباً ما لا تتطلب الدوائر القائمة على البلورات الدقة التي توفرها، وبالتالي يسهل التهاون في اختيار البلورة المناسبة. في المقابل، قد تتطلب دوائر الترددات الراديوية دقة عالية في التردد، وهذا يستلزم ليس فقط دقة أولية في التردد، بل أيضاً استقراراً فيه.

يتأثر تردد تذبذب البلورة العادية بتغيرات درجة الحرارة. ويؤدي عدم استقرار التردد الناتج إلى مشاكل في أنظمة الترددات الراديوية، لا سيما الأنظمة التي تتعرض لتغيرات كبيرة في درجة الحرارة المحيطة. لذا، قد يحتاج النظام إلى مذبذب بلوري مُعَوَّض حراريًا (TCXO). تتضمن هذه الأجهزة دوائر إلكترونية تُعَوِّض تغيرات تردد البلورة.

الهوائيات

الهوائي عنصر سلبي يُستخدم لتحويل إشارة كهربائية بترددات الراديو إلى إشعاع كهرومغناطيسي، أو العكس. نسعى في المكونات والموصلات الأخرى إلى تقليل تأثيرات الإشعاع الكهرومغناطيسي، بينما نسعى في الهوائيات إلى تحسين توليد أو استقبال هذا الإشعاع بما يتناسب مع متطلبات التطبيق.

علم الهوائيات ليس بالأمر البسيط على الإطلاق. إذ تؤثر عوامل عديدة في عملية اختيار أو تصميم الهوائي الأمثل لتطبيق معين. لدى جمعية الهوائيات الأمريكية (AAC) مقالتان (انقر هنا وهنا) تُقدمان مدخلاً ممتازاً لمفاهيم الهوائيات.

تُصاحب الترددات العالية تحديات تصميمية متنوعة، إلا أن جزء الهوائي في النظام قد يصبح أقل إشكالية مع ازدياد التردد، لأن الترددات العالية تسمح باستخدام هوائيات أقصر. يشيع اليوم استخدام إما "هوائي رقاقة"، يُلحم على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) كالمكونات السطحية التقليدية، أو هوائي لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، الذي يُصنع بدمج مسار مصمم خصيصًا في تصميم لوحة الدوائر المطبوعة.

ملخص

بعض المكونات شائعة فقط في تطبيقات الترددات الراديوية، ويجب اختيار مكونات أخرى وتنفيذها بعناية أكبر بسبب سلوكها غير المثالي عند الترددات العالية.

تُظهر المكونات السلبية استجابة ترددية غير مثالية نتيجة للحث والسعة الطفيلية.

قد تتطلب تطبيقات الترددات الراديوية بلورات أكثر دقة و/أو استقرارًا من البلورات المستخدمة عادةً في الدوائر الرقمية.

تعتبر الهوائيات مكونات أساسية يجب اختيارها وفقًا لخصائص ومتطلبات نظام الترددات اللاسلكية.

تُقدم شركة سي تشوان كينليون للميكروويف تشكيلة واسعة من أجهزة الميكروويف بتكوينات ضيقة النطاق وعريضة النطاق، تغطي ترددات تتراوح من 0.5 إلى 50 جيجاهرتز. وهي مصممة للتعامل مع طاقة دخل تتراوح من 10 إلى 30 واط في نظام نقل 50 أوم. وتستخدم تصميمات الميكروستريب أو الستربلاين، مع تحسينها لتحقيق أفضل أداء.

يمكننا أيضاً تخصيص مكونات الترددات اللاسلكية السلبية وفقاً لمتطلباتك. يمكنك الدخول إلى صفحة التخصيص لتقديم المواصفات التي تحتاجها.