為啥在外行的人看來,射頻這么玄乎呢?
我想大概是因為,到了射頻甚至微波頻率后,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,進行射頻電路設(shè)計之前,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,到底是個什么表現(xiàn)。
先說說電阻,下圖分別是其低頻模型和高頻模型。
在DC時,電阻是一個不隨頻率變化的器件,但到高頻時,由于寄生參數(shù),比如寄生電感,寄生電容的影響,其阻值會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。雖然在其手冊上,寫的是High Frequency(Up to 40GHz)Resistor, 但從其曲線上看,阻值還是會隨著頻率發(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,我們平時使用的普通厚膜電阻了。
再來說說電容,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,此時電容的電抗達到最低點,然后又開始升高,但是這個時候,電容的感性大于容性,即主要是寄生電感在起作用。這個頻率,稱為級聯(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非常低的阻抗?fàn)顟B(tài),也就是說,最好工作頻率就在SRF頻率附近。
有時候?qū)τ趯拵У腞F應(yīng)用,可能會用多個電容并聯(lián),來實現(xiàn)寬頻帶范圍內(nèi)的低阻抗。但是并聯(lián)使用時,最好仿真看看,確認(rèn)一下這些電容之間有沒有發(fā)生諧振,因為如果發(fā)生諧振的話,會顯著影響性能。
匹配應(yīng)用
對于匹配應(yīng)用,則希望工作頻率遠低于SRF頻率。
前陣子,隊友他們想降低成本,問我一個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,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)再重新測試一遍,看看影響大不大。
因此,能不能替換,我也不好說,不怕麻煩的話,就去測一下;要怕有風(fēng)險的話,那就別換了。
再來看看電感,下圖是電感的低頻和高頻模型。
理想的電感,其電抗為jwL,即會隨著頻率的升高而升高,但是實際的電感,由于寄生電容的影響,這個寄生電容會與電感諧振,從而在某個頻率處產(chǎn)生一個很高的阻抗。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入電源。而這時的電感,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:
【1】 Complete wireless design
【2】射頻電路設(shè)計--理論與應(yīng)用
編輯:黃飛
?
評論
查看更多