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記住,射頻頻率上,就沒(méi)有純正的......

2023/06/12
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為啥在外行的人看來(lái),射頻這么玄乎呢?

我想大概是因?yàn)椋搅松漕l甚至微波頻率后,一切就都變了。

比如電容,你看到的是這樣的。

但實(shí)際它的內(nèi)在是這樣的。

電感,展現(xiàn)給你的是這樣的。

但它實(shí)際上是這樣的。

電阻也是,外表是這樣的。

里子是這樣的。

所以,進(jìn)行射頻電路設(shè)計(jì)之前,我們需要先了解一下,這些常用的集總器件,在射頻甚至微波的頻率下,到底是個(gè)什么表現(xiàn)。

先說(shuō)說(shuō)電阻,下圖分別是其低頻模型和高頻模型。

在DC時(shí),電阻是一個(gè)不隨頻率變化的器件,但到高頻時(shí),由于寄生參數(shù),比如寄生電感,寄生電容的影響,其阻值會(huì)隨著頻率的變化而發(fā)生變化。

比如,下圖所示,是廠家標(biāo)稱高頻電阻的阻值與頻率之間的關(guān)系。雖然在其手冊(cè)上,寫的是High Frequency(Up to 40GHz)Resistor, 但從其曲線上看,阻值還是會(huì)隨著頻率發(fā)生較大的變化。

標(biāo)稱的高頻電阻都不能保證始終如一,就不用說(shuō),我們平時(shí)使用的普通厚膜電阻了。

再來(lái)說(shuō)說(shuō)電容,下圖分別是電容的低頻模型和高頻模型。

在低頻處,電容的阻抗為1/(jwC),其阻抗隨著頻率的升高而降低,如下圖所示。

但是實(shí)際的電容,剛開始其阻抗隨頻率的升高而降低,當(dāng)封裝的寄生電感與電容本身的發(fā)生諧振時(shí),此時(shí)電容的電抗達(dá)到最低點(diǎn),然后又開始升高,但是這個(gè)時(shí)候,電容的感性大于容性,即主要是寄生電感在起作用。這個(gè)頻率,稱為級(jí)聯(lián)諧振頻率(SRF,series resonant frequency).

電容在射頻電路中的應(yīng)用,包括隔直,去耦,還有匹配。

隔直和去耦應(yīng)用

對(duì)于隔直和去耦應(yīng)用,都希望電容在所工作的頻率處于一個(gè)非常低的阻抗?fàn)顟B(tài),也就是說(shuō),最好工作頻率就在SRF頻率附近。

有時(shí)候?qū)τ?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1556680.html">寬帶的RF應(yīng)用,可能會(huì)用多個(gè)電容并聯(lián),來(lái)實(shí)現(xiàn)寬頻帶范圍內(nèi)的低阻抗。但是并聯(lián)使用時(shí),最好仿真看看,確認(rèn)一下這些電容之間有沒(méi)有發(fā)生諧振,因?yàn)槿绻l(fā)生諧振的話,會(huì)顯著影響性能。

匹配應(yīng)用

對(duì)于匹配應(yīng)用,則希望工作頻率遠(yuǎn)低于SRF頻率。

前陣子,隊(duì)友他們想降低成本,問(wèn)我一個(gè)射頻通路上的電容能不能換一下。

額,好吧。

即使是同樣的容值,同樣的封裝,不同廠家出來(lái)的電容,其寄生參數(shù)也不可能一樣。

而且,由于電容容差的存在,就算同一廠家同一型號(hào),電容容值也不一定一樣。

所以,如果想替換掉現(xiàn)有的電容,性能嘛,肯定是會(huì)有變化。

所以想替換也可以,但是你要把所有的指標(biāo)再重新測(cè)試一遍,看看影響大不大。

因此,能不能替換,我也不好說(shuō),不怕麻煩的話,就去測(cè)一下;要怕有風(fēng)險(xiǎn)的話,那就別換了。

再來(lái)看看電感,下圖是電感的低頻和高頻模型。

理想的電感,其電抗為jwL,即會(huì)隨著頻率的升高而升高,但是實(shí)際的電感,由于寄生電容的影響,這個(gè)寄生電容會(huì)與電感諧振,從而在某個(gè)頻率處產(chǎn)生一個(gè)很高的阻抗。如下圖所示。

在射頻電路中,電感的作用包括:

(1) 隔交,就是阻止射頻通路中的射頻進(jìn)入電源。而這時(shí)的電感,就希望工作頻率位于其諧振頻率附近,以獲得高的電抗。

(2) 匹配。

參考文獻(xiàn):

【1】 Complete wireless design

【2】射頻電路設(shè)計(jì)--理論與應(yīng)用

 

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