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三款TE“小零件”,讓你的RF設(shè)計既省地兒,又省事兒!

suanjunihao ? 來源:suanjunihao ? 作者:suanjunihao ? 2022-09-27 14:50 ? 次閱讀

三款TE“小零件”,讓你的RF設(shè)計既省地兒,又省事兒!

如今,5AIoT這個概念漸火。所謂5AIoT,是“5G+AI+物聯(lián)網(wǎng)”的縮寫,實際上就是一種以AI為數(shù)據(jù)處理“大腦”,以5G和物聯(lián)網(wǎng)為數(shù)據(jù)傳輸通路的計算架構(gòu),也是支撐未來智能時代的骨架。在這樣一個架構(gòu)中,種類繁多的無線通訊技術(shù)顯然扮演著重要的角色,它們將無數(shù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點互聯(lián)在一起,而每一個無線節(jié)點的背后,都會有一個射頻(RF)系統(tǒng)在不知疲倦地工作著,以確保準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)收發(fā)。

所謂射頻技術(shù),就是指利用電磁輻射,在無直接電氣連接的兩個電路和系統(tǒng)之間傳輸信息的方式。這種電磁輻射是由時變電流電壓產(chǎn)生的以波形式運行的電磁能,而射頻系統(tǒng)要做的,就是通過控制和解讀這種電磁波來實現(xiàn)信號的無線傳輸。

與其他的通信和信號傳輸方式相比,射頻的優(yōu)勢體現(xiàn)在三個方面:第一是靈活性,其無需其他物理媒介“隔空”傳輸電信號的方式,幾乎可以延伸到任何想去的地方;第二是通訊速率高,電磁輻射場譜作為一種實用的轉(zhuǎn)換介質(zhì),能使射頻系統(tǒng)實現(xiàn)非常高的傳輸速率;第三是距離遠,電磁信號作為一種帶有調(diào)制技術(shù)和接收電路的電磁波,能夠長距離地傳輸信號,應(yīng)用于有線通信無法企及的場景(如衛(wèi)星通信)。

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圖1:常見的物聯(lián)網(wǎng)無線通信協(xié)議

(圖源:TE)

正是因為具有上述這些優(yōu)勢,射頻技術(shù)也隨著無線互連的普及進入到越來越多的應(yīng)用場景中,可以說是無處不在。我們對于射頻技術(shù)的依賴也越來越強。

射頻系統(tǒng)設(shè)計的挑戰(zhàn)

不過在電子系統(tǒng)中,射頻系統(tǒng)的設(shè)計往往是極具挑戰(zhàn)性的一環(huán)。這樣的挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在兩個方面:

● 在射頻工作的高頻頻段,電信號將呈現(xiàn)出很多與低頻條件下截然不同的特性,想要“駕馭”它,就需要射頻工程師比一般的硬件工程師具備更寬的理論知識面,也需要更深厚的技術(shù)經(jīng)驗積淀。

● 同時,電子系統(tǒng)中對于射頻系統(tǒng)的“約束”也越來越多。比如在小型化方面,能夠在日益緊湊的空間內(nèi)“塞下”更多的功能,既需要射頻系統(tǒng)自身不斷“瘦身”,還需要其提供足夠的靈活性,以利于工程師在系統(tǒng)層面進行整體的空間優(yōu)化。

這些挑戰(zhàn)轉(zhuǎn)化為對當(dāng)今射頻元器件的要求,可以濃縮為一句話:讓射頻系統(tǒng)的設(shè)計既省地兒,又省事兒。哪顆料能實現(xiàn)這樣的目標(biāo),其在市場上就一定會受到開發(fā)者的青睞。

一個射頻系統(tǒng)主要包括天線收發(fā)器,以及為這兩者提供射頻信號互連的電纜組件三個部分。以往很多人可能認為,收發(fā)器是射頻系統(tǒng)中比較復(fù)雜、技術(shù)含量極高的部分,而對有經(jīng)驗的射頻工程師來說,這幾部分其實是密切相關(guān)的,在天線和射頻信號互連部分選料稍有不慎,很可能會給整個射頻系統(tǒng)的設(shè)計帶來麻煩。換言之,經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的天線和射頻互連方案,將有助于用戶實現(xiàn)“既省地兒,又省事兒”的設(shè)計目標(biāo)。

這樣的解決方案,TE Connectivity(以下簡稱TE)已經(jīng)為你準(zhǔn)備好了,今天我們就從中精選幾款,為大家秀一下。

小型化多頻段的天線

在射頻系統(tǒng)中,天線無疑是位置極為“突前”的角色。簡單地理解,天線就是一個轉(zhuǎn)換裝置,其作用是將在電路系統(tǒng)中傳輸?shù)膶?dǎo)行波,變換成在自由空間中傳播的電磁波,或者相反。因此,天線的增益、帶寬、阻抗、方向性等特性,對于射頻系統(tǒng)的性能會產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。

除此之外,還有幾個天線產(chǎn)品的發(fā)展趨勢值得關(guān)注:

● 小型化

這一點無需贅言,在移動便攜產(chǎn)品中這一需求會顯得尤為強烈,這就需要天線產(chǎn)品的設(shè)計在材料、結(jié)構(gòu)和工藝等方面多動腦筋。

● 多頻段

單個天線支持多波段,一方面有利于提升無線連接的可靠性,另一方面也有利于在全球范圍內(nèi)支持更多的無線標(biāo)準(zhǔn),帶來“一料多用”的便利性。

● 共存性

由于在一個設(shè)備中可能會有多個無線協(xié)議并存的情況,因此如何能夠減少各個無線射頻系統(tǒng)之間的干擾,支持多協(xié)議、多系統(tǒng)的共存,也很重要。

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圖2:TE的小型化陶瓷GNSS天線

(圖源:TE)

能夠符合上述這些設(shè)計要求,TE的小型化陶瓷GNSS天線就是一個很好的范例。該系列產(chǎn)品具有額定50Ω饋電點阻抗,支持3W至10W的功率,堆疊式的貼片設(shè)計實現(xiàn)了更小的占板面積,能夠很好地滿足空間緊湊產(chǎn)品的規(guī)格要求。

同時,該系列的天線產(chǎn)品具有1559MHz至5875MHz的頻率范圍,可以確保在復(fù)雜環(huán)境中增加連接衛(wèi)星的數(shù)量,為用戶提供不間斷的無線連接體驗;而且其可以支持GPS、GLONASS、北斗和伽利略等多種衛(wèi)星定位導(dǎo)航應(yīng)用的頻段,滿足不同市場的需求。

而且,該產(chǎn)品優(yōu)化了多個天線之間的效率和隔離,有助于達到設(shè)計要求的數(shù)據(jù)吞吐量,最終實現(xiàn)分米和厘米級的精度,因此可以說是需要衛(wèi)星定位功能的便攜應(yīng)用的不二之選。 買電子元器件現(xiàn)貨上唯樣商城

可靠而多樣化的電纜組件

射頻信號在天線和收發(fā)器中間的傳輸,這個工作通常是由射頻連接器和電纜來完成的。在這方面,同軸連接器和電纜具有突出的性能優(yōu)勢,甚至在很多人的心目中,它們就是射頻連接器和電纜的代名詞。

具體來講,這種同軸的互連架構(gòu)包含有內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體,內(nèi)導(dǎo)體用于連接信號線,而外導(dǎo)體不僅是信號線的地線,也起到屏蔽電磁場的作用,以減少同軸互連系統(tǒng)內(nèi)、外部電磁波相互之間的干擾,也能夠最大程度地減少傳輸中的損耗,確保在傳輸過程中信號的完整性。

正是由于具有上述這些優(yōu)勢,同軸連接器一直在不斷演化,發(fā)展出了諸多系列、不同規(guī)格的產(chǎn)品,特別是在連接器的小型化上也在不斷精進(如TE UMCC微型同軸連接器)。而同軸電纜由于其結(jié)構(gòu)簡單、空間利用率高、易制造等特點,也廣受青睞。

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圖3:TE微型同軸電纜組件

(圖源:TE)

TE憑借自己在射頻互連領(lǐng)域深厚的積累,推出了多種配置的微型同軸電纜組件。這些產(chǎn)品將TE高品質(zhì)的射頻同軸連接器與電纜搭配在一起,提供了與TE UMCC微型同軸連接器不同的連接/轉(zhuǎn)換配置,電纜組件的長度也在50mm至1000mm之間有多種規(guī)格可選,便于為各種應(yīng)用提供可靠的射頻連接,包括可穿戴設(shè)備、智能電表、醫(yī)療系統(tǒng)、機頂盒和智能家居等等。

TE微型同軸電纜組件類型

● Bulkhead RF CA至UMCC

● RP-SMA至UMCC

● SMA Bulkhead至UMCC

● TNC Bulkhead至UMCC

● UMCC至UMCC

TE的微同軸射頻電纜組件與天線產(chǎn)品配合使用,有助于為客戶提供性能出色,且更具有價格競爭力的端到端射頻解決方案。

不可或缺的彈簧夾

在為便攜產(chǎn)品設(shè)計射頻系統(tǒng)時,你還會用到一種比較“特別”的互連組件,它們雖然不起眼,但是作用卻不容忽視,這就是彈簧夾。

彈簧夾也被稱為屏蔽夾、接地彈簧、通用接地端子或卡箍,從名稱就可看出其在各類型小型PCB板中主要的作用就是天線饋電、低壓電氣連接或用于接地,以防止EMI噪聲以及由揚聲器、電機、擴音器等設(shè)備產(chǎn)生的靜電;同時也可起到固定的作用,防止任何振動對PCB的影響。因此,其在射頻及其之外的電路系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。

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圖4:彈簧夾在平板電腦PCB上的應(yīng)用

(圖源:TE)

盡管先前TE已經(jīng)有了很豐富的彈簧夾產(chǎn)品組合,不過為了滿足小型化設(shè)計的需求,特別推出超小型彈簧夾產(chǎn)品系列。

故名思議,TE超小型彈簧夾的主要優(yōu)勢是占板面積小(僅有1.7mm2),可節(jié)省寶貴的PCB空間,并提供不同高度的配置可供選擇。其閉環(huán)端子設(shè)計可確保與PCB實現(xiàn)穩(wěn)定連接,保持力更好,并提供1.5A的載流能力;堅固耐用的側(cè)壁設(shè)計可最大限度地減小過度壓縮。

同時,該產(chǎn)品特殊的防刮設(shè)計可將端子頂端鎖定在彈簧夾側(cè)壁內(nèi),有利于避免彈簧夾在組裝過程中被操作員手套鉤住,從而提高產(chǎn)線組裝效率。而且專門的拾取區(qū)域可支持自動組裝工藝,有助于實現(xiàn)可制造性設(shè)計。

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圖5:TE超小型彈簧夾系列

(圖源:TE)

可以看到,這樣的超小型彈簧夾可以為無線設(shè)備的天線饋電提供具有成本效益的解決方案,且在抑制EMI和增強機械可靠性方面也很有幫助。

本文小結(jié)

天線、電纜組件、彈簧夾……這些射頻信號傳輸鏈路上的“小零件”,往往會關(guān)系到最終產(chǎn)品的品質(zhì),以及用戶的體驗,從這個意義上看,它們的選型就不是小問題了。

本文中列舉的三個來自TE的產(chǎn)品,具備優(yōu)秀的性能,并在此基礎(chǔ)上為開發(fā)者在產(chǎn)品的小型化、可靠性和易用性等方面,提供了更多的價值,讓射頻系統(tǒng)的開發(fā),乃至整個產(chǎn)品的開發(fā)都能夠從中獲益。因此,這樣具有大作用的“小零件”還是多多益善!

審核編輯 黃昊宇

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