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RF 회로의 수동 부품 

저항기, 커패시터, 안테나... RF 시스템에 사용되는 수동 부품에 대해 알아보세요.

RF 시스템은 다른 유형의 전기 회로와 근본적으로 다르지 않습니다. 동일한 물리 법칙이 적용되므로 RF 설계에 사용되는 기본 부품은 디지털 회로 및 저주파 아날로그 회로에도 사용됩니다.

그러나 RF 설계는 ​​고유한 과제와 목표를 수반하기 때문에, RF 설계를 할 때 부품의 특성과 용도를 특별히 고려해야 합니다. 또한, 일부 집적 회로는 RF 시스템에 매우 특화된 기능을 수행합니다. 이러한 회로는 저주파 회로에는 사용되지 않으며, RF 설계 기술에 대한 경험이 부족한 사람에게는 잘 이해되지 않을 수 있습니다.

우리는 종종 부품을 능동형 또는 수동형으로 분류하는데, 이러한 접근 방식은 RF 영역에서도 마찬가지로 유효합니다. 본 뉴스에서는 수동형 부품을 RF 회로와 관련하여 구체적으로 다루고 있으며, 다음 페이지에서는 능동형 부품에 대해 다룹니다.

커패시터

이상적인 커패시터는 1Hz 신호와 1GHz 신호에 대해 정확히 동일한 기능을 제공합니다. 하지만 부품은 결코 이상적일 수 없으며, 커패시터의 비이상성은 고주파에서 상당히 클 수 있습니다.

"C"는 수많은 기생 소자 사이에 묻혀 있는 이상적인 커패시터에 해당합니다. 플레이트(RD) 사이에는 무한대가 아닌 저항, 직렬 저항(RS), 직렬 인덕턴스(LS), 그리고 PCB 패드와 접지면 사이에는 병렬 커패시턴스(CP)가 있습니다(표면 실장 부품을 가정합니다. 이에 대해서는 나중에 자세히 설명하겠습니다).

고주파 신호를 다룰 때 가장 중요한 비이상성은 인덕턴스입니다. 커패시터의 임피던스는 주파수가 증가함에 따라 무한히 감소할 것으로 예상되지만, 기생 인덕턴스의 존재로 인해 자기 공진 주파수에서 임피던스가 낮아졌다가 다시 높아지기 시작합니다.

저항기 등

저항기조차도 고주파에서는 문제가 될 수 있습니다. 저항기는 직렬 인덕턴스, 병렬 커패시턴스, 그리고 PCB 패드와 관련된 일반적인 커패시턴스를 가지고 있기 때문입니다.

여기서 중요한 점이 하나 떠오릅니다. 고주파를 다룰 때는 기생 회로 요소가 어디에나 존재합니다. 저항 소자가 아무리 단순하고 이상적이라 하더라도, PCB에 패키징되어 납땜되어야 하며, 그 결과 기생 소자가 발생합니다. 다른 부품에도 마찬가지입니다. 기판에 패키징되어 납땜되는 부품에는 기생 소자가 존재합니다.

크리스탈

RF의 핵심은 고주파 신호를 조작하여 정보를 전달하는 것이지만, 조작하기 전에 먼저 생성해야 합니다. 다른 유형의 회로와 마찬가지로, 크리스털은 안정적인 주파수 기준을 생성하는 기본적인 수단입니다.

그러나 디지털 및 혼성 신호 설계에서는 크리스털 기반 회로가 크리스털이 제공할 수 있는 정밀도를 실제로 요구하지 않는 경우가 많기 때문에 크리스털 선택에 있어 부주의해지기 쉽습니다. 반면 RF 회로는 엄격한 주파수 요구 조건을 가질 수 있으며, 이는 초기 주파수 정밀도뿐만 아니라 주파수 안정성도 요구합니다.

일반 크리스털의 발진 주파수는 온도 변화에 민감합니다. 이로 인한 주파수 불안정성은 RF 시스템, 특히 주변 온도의 큰 변화에 노출되는 시스템에 문제를 야기합니다. 따라서 시스템에는 온도 보상 크리스털 발진기인 TCXO가 필요할 수 있습니다. 이러한 장치에는 크리스털의 주파수 변화를 보상하는 회로가 내장되어 있습니다.

안테나

안테나는 RF 전기 신호를 전자기파(EMR)로 변환하거나, 반대로 변환하는 데 사용되는 수동 부품입니다. 다른 부품과 도체를 사용하는 경우 EMR의 영향을 최소화하도록 노력하고, 안테나를 사용하는 경우 애플리케이션의 요구에 맞춰 EMR의 생성 또는 수신을 최적화하도록 노력합니다.

안테나 과학은 결코 간단하지 않습니다. 특정 용도에 최적화된 안테나를 선택하거나 설계하는 과정에는 다양한 요소가 영향을 미칩니다. AAC에는 안테나 개념에 대한 훌륭한 소개를 제공하는 두 개의 논문(여기와 여기를 클릭하세요)이 있습니다.

주파수가 높아지면 다양한 설계 과제가 발생하지만, 시스템의 안테나 부분은 주파수가 높아질수록 실제로 문제가 줄어들 수 있습니다. 주파수가 높아지면 더 짧은 안테나를 사용할 수 있기 때문입니다. 요즘에는 일반적인 표면 실장 부품처럼 PCB에 납땜되는 "칩 안테나"나 특수 설계된 트레이스를 PCB 레이아웃에 통합하여 만든 PCB 안테나를 사용하는 것이 일반적입니다.

요약

일부 구성 요소는 RF 애플리케이션에서만 일반적이며, 다른 구성 요소는 이상적이지 않은 고주파 동작으로 인해 보다 신중하게 선택하고 구현해야 합니다.

수동 부품은 기생 인덕턴스와 커패시턴스의 결과로 비이상적인 주파수 응답을 보입니다.

RF 애플리케이션에는 일반적으로 디지털 회로에 사용되는 크리스털보다 더 정확하고/또는 안정적인 크리스털이 필요할 수 있습니다.

안테나는 RF 시스템의 특성과 요구 사항에 따라 선택해야 하는 중요한 구성 요소입니다.

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