النقاط الرئيسية في هذا المقال.
- تأتي هوائيات RF بأشكال عديدة ، من الهوائيات المسطحة المدمجة في الرقاقة إلى الهوائيات النحاسية المطبوعة مباشرة على PCB.
- عند إنشاء مخطط بهوائي واحد أو أكثر ، من المهم التأكد من عزل كتل الدوائر المختلفة لثنائي الفينيل متعدد الكلور عن بعضها البعض.
- عند تصميم هوائي RF ، يجب استخدام أدوات CAD ، والتي يمكن أن تساعد في تصميم الهياكل المعزولة ، والهياكل الانتقالية ، وحتى الهوائيات المطبوعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور.
اليوم ، من الصعب تخيل منتج إلكترونيات استهلاكي لا يحتوي على هوائي ، وحتى أدوات فتح أبواب الجراج يمكن توصيلها بهاتف خلوي عبر البلوتوث أو شبكة WiFi. في كل مرة يتم فيها إضافة هوائي RF جديد إلى تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فإنه يخلق تحديات جديدة لمصمم الترددات اللاسلكية ، خاصة وأن التصميمات الحالية تركز مرة أخرى على مهارات التصميم التناظري. مع إضافة العديد من ميزات التردد اللاسلكي إلى ثنائي الفينيل متعدد الكلور الجديد ، كيف يمكن للمصممين ضمان عدم تلف الإشارة في النظام والحفاظ على سلامة الإشارة؟
يمكن أن تضمن بعض خيارات التصميم البسيطة عدم إضعاف إشارات التردد اللاسلكي بواسطة المكونات الرقمية القريبة ، ولكنها ستساعد أيضًا في منع التداخل بين الإشارات التناظرية المتعددة. في حين أن هناك العديد من جوانب تصميم الترددات اللاسلكية التي يجب مراعاتها عند تصميم نظام إشارة مختلطة أو نظام تردد لاسلكي كامل ، فإن تصميم الهوائي وتخطيطه ربما يكونان الأكثر أهمية. أدناه نتعرف على تصميم هوائي الترددات اللاسلكية في تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور وكيفية ضمان سلامة الإشارة التناظرية.
أساسيات تصميم هوائي الترددات اللاسلكية
عند تصميم هوائي مخصص أو اختيار هوائي COTS لـ RF PCB ، هناك عدة نقاط أساسية يجب اتباعها. تتمتع جميع هوائيات التردد الراديوي ببعض الخصائص الخاصة التي يجب أخذها في الاعتبار أثناء مرحلة التصميم. يحتاج كل هوائي إلى المكونات التالية.
-رادياتير موصل عائم: وحدة الهوائي المستخدمة لإصدار الإشعاع.
- المستوي المرجعي: يساعد المستوي المرجعي أو الوحدة المرجعية للهوائي على تحديد اتجاهية بنية الهوائي في كل أسلوب للهوائي.
- خط التغذية: يستخدم خط التغذية لنقل إشارة الدخل من عنصر التردد الراديوي إلى وحدة الهوائي المشع.
-شبكة مطابقة المعاوقة: يمتلك الهوائي عادةً مقاومة تبلغ حوالي 10 أوم وبالتالي يحتاج إلى أن يكون متطابقًا مع ممانعة خط التغذية لمنع الانعكاسات ولضمان أقصى نقل للطاقة عند التردد وعرض النطاق المطلوبين للحامل.
تمت دراسة العديد من تصميمات الهوائي القياسية جيدًا. يمكن العثور على العديد من التصميمات المرجعية على الإنترنت ، والتي يمكن نسخها بعد ذلك في تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بك. يمكننا أيضًا العثور على العديد من صيغ التصميم لهياكل الهوائيات القياسية في الكتب المدرسية لهندسة الميكروويف. أخيرًا ، إذا أراد المرء استخدام هوائي COTS RF ، فهناك العديد من التصميمات الرخيصة المتاحة في السوق. بغض النظر عن هوائي التردد اللاسلكي الذي تختار استخدامه ، يجب وضعه بعناية في التصميم لمنع التداخل بين الأجزاء المختلفة من اللوحة.
نصائح تخطيط هوائي الترددات اللاسلكية
بعد تصميم الهوائي ، تحتاج إلى تحديد المكان الذي يجب أن تضعه فيه على لوحة الدوائر المطبوعة. يمكن لمصممي الترددات الراديوية الحصول على بعض النصائح من مصممي الإشارات المختلطة (معظم لوحات الترددات الراديوية هي في الواقع لوحات إشارات مختلطة) لمنع التداخل بين المقاطع الأمامية والخلفية والرقمية.
- إشعاع فعال: مصمم لضمان أن الإشعاع الصادر من وحدة الهوائي يترك اللوحة ولا تلتقطه الهياكل الأخرى في تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
- العزلة: مرة أخرى ، لا نريد أن تتداخل أجزاء متعددة من تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور مباشرة مع بعضها البعض.
- التوافق الكهرومغناطيسي (EMC): أخيرًا ، من الضروري التأكد من أن التصميم لا يستقبل إشارات من الأجهزة الأخرى التي قد ترسل إشارات في نطاق واسع من الترددات.
في التصميم الفعلي لثنائي الفينيل متعدد الكلور ، تتنافس معظم أهداف التصميم ، ولكن هناك نقطتان أساسيتان يجب اتباعهما للمساعدة في تحقيق التوازن بين أهداف التصميم هذه.
حافظ على فصل كتل الدوائر عن بعضها البعض في تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور
هذه نقطة تصميم أساسية لثنائي الفينيل متعدد الكلور للإشارة المختلطة ، وهي تنطبق أيضًا على تصميم هوائي التردد اللاسلكي. يجب وضع قسم الهوائي على اللوحة وفصله عن كتل الدائرة الأخرى. بشكل عام ، من الأفضل وضع قسم الهوائي بالقرب من حافة اللوحة وبعيدًا عن المكونات التناظرية الأخرى. هذا يحد من الإشعاع القوي في مكان واحد على السبورة ويضمن الحد الأدنى من التداخل بين الأقسام.
يتمثل التحدي في الشبكات في التأكد من أن مسارات العودة للأقسام المختلفة لا تتداخل مع بعضها البعض ، مما قد يؤدي بخلاف ذلك إلى اقتران الضوضاء والتداخل. سيساعد استخدام أداة حل المجال المدمجة في أداة تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور المتقدمة على اكتشاف الانحرافات في مسار الإرجاع عند إنشاء التخطيط. بالنسبة للتصميمات عالية التردد ، استخدم هيكل مستوى أرضي مستمر لضمان مسار عودة متسق.
أقسام هوائي معزولة
تستخدم الهواتف الخلوية الحديثة وأجهزة شبكات البيانات عالية السرعة هياكل عزل إبداعية أصبحت المعيار الذهبي لتقنية عزل التردد اللاسلكي. بكل بساطة ، العزل هو وضع بعض التدريع حول المكونات الحساسة للتردد اللاسلكي على اللوحة لإيقاف انتشار الموجات بين المرسل والمستقبل. يصف الجدول أدناه بعض الهياكل التي يمكن استخدامها في قسم هوائي التردد اللاسلكي لعزل المكونات وخطوط التغذية والهوائيات أو لعزل مصادر الضوضاء الخارجية.
توضع هياكل العزل عادةً بين مكونات التردد الراديوي لمنع اقتران الضوضاء وتبادل الطاقة بينها. يعد تحديد بنية العزل التي يجب استخدامها لضمان سلامة إشارة هوائي التردد اللاسلكي مشكلة تصميم معقدة تمت دراستها بدقة من قبل الصناعة. إذا لم نكن خبراء في التكامل الإهليلجي ، فنحن بحاجة إلى الاعتماد على محللات المجال الكهرومغناطيسي (EM) لتحديد كيفية تأثير هذه الهياكل على مقاومة هوائي خط التغذية / هوائي التردد اللاسلكي ، ومستوى العزل الذي توفره هذه الهياكل.
إذا تم استخدام محلل مجال كهرومغناطيسي ، فيمكن استخدام محاكاة المجال القريب والميدان البعيد لتحديد مناطق تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور حيث تحدث انبعاثات قوية. بمجرد تحديد هذه المناطق ، إلى جانب الترددات المنبعثة ، سيساعد ذلك في تحديد نوع استراتيجية العزل التي يجب استخدامها. من الأفضل استخدام مجال التردد مباشرة (طريقة FDFD) بدلاً من استخدام تحويل فورييه لتحويل نتائج FDTD.
يتطلب تصميم هوائي RF وتصميمه مزيدًا من الاهتمام بالتفاصيل ، لذلك من المنطقي توخي مزيد من العناية لضمان عزل وتكامل إشارة تصميم التردد اللاسلكي.
