หากไม่มีตัวกรองที่ส่วนหน้าของวงจร RF ประสิทธิภาพการรับสัญญาณจะลดลงอย่างมาก ลดลงมากแค่ไหน? โดยทั่วไปแล้ว แม้จะใช้เสาอากาศที่ดี ระยะทางการรับสัญญาณก็จะแย่ลงอย่างน้อย 2 เท่า และยิ่งเสาอากาศสูง การรับสัญญาณก็จะยิ่งแย่ลง! ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น? เพราะปัจจุบันท้องฟ้าเต็มไปด้วยสัญญาณจำนวนมาก สัญญาณเหล่านี้กำลังปิดกั้นท่อรับสัญญาณด้านหน้า เนื่องจากตัวกรองที่ส่วนหน้ามีความสำคัญมาก แล้วจะสร้างตัวกรองที่ส่วนหน้าได้อย่างไร? ผู้เชี่ยวชาญระดับสูงในวงการ RF จะมาสอนคุณ! อย่างไรก็ตาม การเพิ่มตัวกรองที่ส่วนหน้าสำหรับย่านความถี่ 435MHz นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย มาเริ่มวิเคราะห์กันเลย
นี่คือชุดตัวกรองแบบแบนด์พาสเชบีเชฟที่มีตัวเก็บประจุต่อพ่วงด้านบนและความถี่ศูนย์กลางที่ 435MHz เนื่องจากการใช้ตัวเหนี่ยวนำแบบชิปที่หาซื้อได้ทั่วไป (ซึ่งมีค่า Q สูงถึง 70) ทำให้การสูญเสียการแทรกมีขนาดใหญ่มากถึง -11db และเส้นโค้งอีกด้านคือการสะท้อน (ซึ่งสามารถแปลงเป็นคลื่นนิ่งได้) ดังนั้นความไวของเครื่องรับจึงได้รับผลกระทบอย่างมาก เพราะความไวของเครื่องรับมีความสัมพันธ์โดยตรงกับค่าตัวเลขสัญญาณรบกวนของขั้นตอนแรกของการขยายสัญญาณสูง แม้ว่าเทคโนโลยีจะดี เช่น สามารถควบคุมค่าตัวเลขสัญญาณรบกวนของการขยายสัญญาณสูงให้อยู่ที่ 0.5 ได้ แต่การสูญเสียการเสียบปลั๊กของตัวกรองด้านหน้าจะทำให้ค่าตัวเลขสัญญาณรบกวนแย่ลงถึง 11db ดังนั้นจึงไม่ค่อยพบเห็นการใช้งานแบบนี้ ลองดูภาพนี้อีกครั้ง:
โดยคงค่าพารามิเตอร์อื่นๆ ไว้ ตัวเหนี่ยวนำจะถูกแทนที่ด้วยขดลวดกลวงที่ดีกว่า แม้ว่าปริมาตรจะใหญ่ขึ้น แต่การสูญเสียการแทรกจะอยู่ที่ประมาณ -5 ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วสามารถใช้งานได้ แต่ก็ยังทำได้ยากมาก เพราะ: ค่าความจุคู่ควบที่ด้านบนมีเพียง 0.2 โอห์ม และค่าความจุขนาดนี้หาซื้อได้ยาก ดังนั้นจึงต้องวาดตัวเก็บประจุลงบน PCB ซึ่งทำให้ยากที่จะทำสำเร็จ แม้แต่ตัวเหนี่ยวนำ 12 นาโนเฮนรีก็ยังพันได้ไม่ดีนัก และต้องเป็นแบบกลวงและพันสลับกัน ซึ่งทำได้ยากหากไม่มีประสบการณ์เพียงพอ ค่าความเหนี่ยวนำยังค่อนข้างสูง พารามิเตอร์ของตัวเก็บประจุเหล่านี้มีความไวมาก การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยจะส่งผลต่อประสิทธิภาพ ดังนั้นจะเป็นอย่างไรหากสามารถเพิ่มค่า Q ของตัวเหนี่ยวนำต่อไปได้ และมีวิธีลดค่าความจุคู่ควบลงได้อีก? จากนั้นลดแบนด์วิดท์ลงเล็กน้อย สถานการณ์จะเป็นดังนี้:
ค่าความเหนี่ยวนำ Q ในรูปนี้กลายเป็น 1600 อย่างกะทันหัน และค่าความเหนี่ยวนำก็เพิ่มขึ้นด้วย กราฟจึงสวยงามมาก ตัวกรองนี้สามารถรับประกันความสามารถในการเลือกรับสัญญาณและความไวของตัวรับสัญญาณและตัวชี้วัดอื่นๆ ได้ หากไม่คำนึงถึงการใช้พลังงานโดยตรงที่ด้านหลังของไอซีชิ้นหนึ่ง ระยะห่างที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันจะให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่า แต่ขนาดของตัวกรองไมโครสตริปนั้นใหญ่เกินไป
การออกแบบตัวกรองเกลียวแบบใช้งานได้จริง สำหรับตัวกรองเกลียวนี้ มีคนออกแบบในประเทศจีนน้อยลงเรื่อยๆ และซอฟต์แวร์ก็สามารถบูรณาการได้อย่างดี ก่อนอื่น ภาพก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นตัวกรองเกลียวจริงสำหรับอุปกรณ์มือถือ 435MHz ในความเป็นจริง ตัวกรองที่ดีกว่านั้นต้องผ่านกระบวนการผลิตที่เข้มงวดกว่า เราจะออกแบบตัวกรอง 2 ช่องและ 4 ช่องคุณภาพสูงสำหรับเครื่องทดสอบนี้
วันที่เผยแพร่: 17 กรกฎาคม 2567