תִכנוּן מסנני LC נמוכים עבור יישומי תדרים נמוכים במיוחד (ULF) (בדרך כלל מתחת ל-1 הרץ) מציבה מספר אתגרים ייחודיים עקב חוסר המעשיות של רכיבים פסיביים בתדרים כאלה. להלן האתגרים המרכזיים:

1. ערכי סלילים (L) וקבלים (C) גדולים באופן לא מעשי

תדר החיתוך (\(f_c\)) של מסנן מעביר נמוכים LC נתון על ידי:

עבור תדרים נמוכים במיוחד (למשל, 0.1 הרץ), L ו-C חייבים להיות גדולים במיוחד (למשל, הנרי ופראד), מה שהופך רכיבים פסיביים למגושמים, יקרים ובעלי הפסדים.

2. אי-אידיאלים מרכיבים

בעיות סלילים:

סלילים גדולים סובלים מהתנגדות DC (DCR) גבוהה, מה שמוביל להפסדי I²R משמעותיים.

רוויה של הליבה ואי-לינאריות במשרנים גדולים מעוותות את התנהגות האות.

קיבול טפילי הופך לבעייתי, ומשפיע על דחייה בתדר גבוה.

בעיות קבלים:

לקבלים אלקטרוליטיים (הנדרשים לקיבול גדול) יש ESR (התנגדות טורית שוות ערך) גבוה, מה שמפחית את יעילות המסנן.

זרם דליפה וספיגת דיאלקטרי גורמים לשגיאות בשלמות האות.

3. רגישות לסבילות רכיבים

שינויים קטנים ב-L או C (עקב סבילות ייצור, סחיפת טמפרטורה או הזדקנות) גורמים לשינויים משמעותיים בתדר החיתוך.

השגת סובלנות הדוק ברכיבים גדולים במיוחד היא קשה ויקרה.

4. תגובה חולפת ירודה וקבועי זמן גבוהים

קבוע הזמן של המסנן (τ = L/R או RC) הופך גדול במיוחד, מה שמוביל ל:

זמני התייצבות איטיים (לא רצוי לתגובות צעד).

עיכובי פאזה מוגזמים, מה שהופך את המסנן ללא מתאים למערכות בקרה בזמן אמת.

5. רגישות לרעש והפרעות

בתדרים נמוכים במיוחד, רעש 1/f (רעש הבהוב) שולט, ופוגע באיכות האות.

סלילים וקבלים גדולים פועלים כאנטנות, קולטים הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI).

6. פתרונות חלופיים נדרשים לעתים קרובות

בשל רכיבים פסיביים לא מעשיים, מעצבים נוטים לנקוט ב:

מסננים אקטיביים (באמצעות מגברי שרת, OTA או גיראטורים כדי לדמות ערכי L/C גדולים).

מסנני קבלים ממותגים (לתדרי חיתוך הניתנים לתכנות).

סינון דיגיטלי (גישות מבוססות DSP לבקרה מדויקת).

מַסְקָנָה:

בְּעוֹד מסנני LC הם פשוטים ויעילים עבור תדרים גבוהים יותר, אך השימוש בהם ביישומי תדרים נמוכים במיוחד מוגבל על ידי גודל הרכיב, הפסדים, סבילות ורעש. טכניקות סינון אקטיבי או עיבוד אותות דיגיטלי הן לרוב חלופות טובות יותר עבור מקרים כאלה.

יון מיקרו, כיצרנית מקצועית של רכיבי RF פסיביים, יכולה להציע מסנני חלל עד 40GHz, הכוללים מסנני מעביר פס, מסנני מעביר נמוכים, מסנני מעביר גבוהים ומסנני עצירת פס.

מוזמנים ליצור איתנו קשר: liyong@blmicrowave.com