تحلیل عمیق اصول و کاربردهای مدارهای RF

　　مدار RF چیست؟

　　RF به اختصار RF نامیده می شود. RF به جریان فرکانس رادیویی اشاره دارد که نوعی موج الکترومغناطیسی AC با فرکانس بالا است. جریان متناوب با تغییر کمتر از ۱۰۰۰ بار در ثانیه جریان فرکانس پایین و بیش از ۱۰۰۰ بار در ثانیه جریان فرکانس بالا نامیده می شود. RF نوعی جریان فرکانس بالا است.

　　مدار RF به مداری گفته می شود که طول موج الکترومغناطیسی سیگنال پردازش شده در مرتبه اندازه مدار یا دستگاه قرار دارد. در حال حاضر، به دلیل رابطه بین اندازه دستگاه و اندازه سیم، مدار باید با استفاده از نظریه پارامترهای توزیع مربوطه مدیریت شود. چنین مدارهایی همگی می توانند مدارهای RF محسوب شوند و هیچ الزام فرکانسی سختگیرانه ای وجود ندارد. برای مثال، خطوط انتقال AC در مسافت طولانی (۵۰ یا ۶۰ هرتز) گاهی به نظریه RF نیز نیاز دارند.

　　نمودار بلوک مدار RF

　　اصل مدارهای RF

　　ما اصل مدارهای RF را با استفاده از مدارهای RF تلفن همراه معمولی به تفصیل توضیح خواهیم داد:

　　۱. ساختار و اصل کاری مدار گیرنده:

　　در طول دریافت، آنتن امواج الکترومغناطیسی ارسال شده توسط ایستگاه پایه را به سیگنال های جریان AC ضعیف تبدیل می کند، آن ها را فیلتر می کند، در فرکانس های بالا تقویت می کند و برای دمودولاسیون به فرکانس میانی می فرستد و اطلاعات باند پایه دریافت (RXI-P، RXI-N، RXQ-P، RXQ-N) را به دست می آورد؛ برای پردازش بیشتر به مدار صوتی منطقی ارسال کنید.

　　تحلیل مدار:

　　(۱) ساختار مدار

　　مدار گیرنده شامل یک آنتن، کلید آنتن، فیلتر، تقویت کننده با نویز پایین، بلوک مجتمع فرکانس متوسط (دمدولاتور گیرنده) و سایر مدارها است. تلفن های همراه اولیه دارای مدارهای میکسر مرحله اول و دو مرحله ای بودند که هدف آن کاهش فرکانس دریافتی قبل از دمدولاسیون بود (همان طور که در شکل زیر نشان داده شده است).

　　نمودار بلوکی مدار گیرنده

　　۲. ساختار و اصل کاری مدار فرستنده

　　در طول ارسال، اطلاعات باند پایه ارسال که توسط مدار منطقی پردازش می شود به سیگنال IF ارسال مدوله می شود و سپس با استفاده از TX-VCO به فرکانس 890M-915M (GSM) تبدیل می گردد. پس از تقویت توسط تقویت کننده، آنتن آن را به امواج الکترومغناطیسی تبدیل می کند که به بیرون تابش می شوند.

　　تحلیل مدار:

　　(۱) ساختار مدار.

　　مدار فرستنده شامل یک مدولاتور داخلی فرستنده و آشکارساز فاز فرستنده در فرکانس میانی است؛ این سیستم شامل مدارهایی مانند اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ ارسال (TX-VCO)، تقویت کننده توان (تقویت کننده توان)، کنترل کننده توان (کنترل توان) و ترانسفورماتور فرستنده است. (به شکل زیر مراجعه کنید)

　　۳. ساختار و اصل کاری مدارهای نوسان ساز محلی: (مدار نوسان ساز محلی، مدار حلقه قفل شده فاز، مدار سنتز فرکانسی)

　　این مدار چهار بخش سیگنال فرکانس نوسان ساز محلی (GSM-RX) را بدون هیچ اطلاعاتی تولید می کند؛ GSM-TX؛ DCS-RX؛ DCS-TX)؛ برای دمدوله کردن سیگنال دریافتی در هنگام دریافت به IF فرستاده شد؛ در طول پرتاب، اطلاعات باند پایه مدوله شده و شناسایی فاز انجام می شود.

　　تحلیل مدار:

　　(۱) ساختار مدار: چهار نوع ساختار مدار برای نوسان سازهای محلی تلفن همراه وجود دارد:

　　الف) متشکل از یک بلوک یکپارچه سنتز فرکانس، نوسان ساز کنترل شده با ولتاژ دریافت (RX-VCO)، ساعت مرجع ۱۳M، داده های مرجع فرکانس پیش تنظیم شده (SYN-DAT؛ SYN-CLK؛ SYN-RST؛ SIN-EN)، که شامل (تلفن های همراه اولیه به طور گسترده استفاده می شدند؛ همان طور که در زیر نشان داده شده است).

　　ب) ادغام بلوک سنتز فرکانس در IF و ترکیب با یک RX-VCO خارجی برای تشکیل یک سیستم چندمنظوره (چندمنظوره برای دستگاه های میان چرخه و نوکیا؛ (به شکل زیر مراجعه کنید)

　　ج) بلوک یکپارچه سنتز فرکانس و نوسان ساز کنترل شده با ولتاژ گیرنده (RX-VCO) را در یک بلوک یکپارچه محلی یا IC لیکینگ نوسان ساز محلی (چندمنظوره برای دستگاه های میان مدت و سامسونگ) ادغام می کند؛ همان طور که در زیر نشان داده شده است).

　　د) ادغام بلوک یکپارچه سنتز فرکانس و نوسان ساز کنترل شده با ولتاژ دریافت (RX-VCO) در IF (چندمنظوره برای مدل های جدید و عمومی؛ همان طور که در زیر نشان داده شده است).

　　شایان ذکر است: صرف نظر از الگوی ساختاری مورد استفاده، فرکانس تولید متفاوت است؛ اصل کاری آن، جهت و عملکرد سیگنال های فرکانسی تولید شده یکسان است.

　　کاربردهای مدارهای RF

　　فناوری فرکانس رادیویی (RF) در حوزه های مختلفی مانند تلویزیون، رادیو، تلفن های همراه، رادار، سیستم های شناسایی خودکار و موارد دیگر به طور گسترده استفاده می شود. اصطلاح فنی RFID (شناسایی فرکانس رادیویی) به استفاده از سیگنال های RFID برای شناسایی اشیاء هدف اشاره دارد.کاربردهای RFID شامل موارد زیر است:

　　۱. ETC (عوارض الکترونیکی)

　　۲. شناسایی و ردیابی لوکوموتیوها و واگن های راه آهن

　　۳. شناسایی کانتینر

　　۴. شناسایی، احراز هویت و ردیابی اقلام ارزشمند

　　۵. مدیریت هدف برای خرده فروشی تجاری، مراقبت های بهداشتی، خدمات لجستیکی و موارد دیگر

　　۶. مدیریت کنترل دسترسی

　　۷. شناسایی و ردیابی حیوانات