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如何為射頻電路選擇適合的電感
在射頻電路中，電感是非常重要的無源器件，在射頻電路中可以實(shí)現(xiàn)匹配、濾波、諧振及去耦等作用。下面是小編整理的如何為射頻電路選擇適合的電感，希望大家喜歡。
如何為射頻電路選擇適合的電感
rf電感的用途
大部分電子器件都含有rf電感。“為了跟蹤動(dòng)物，在我們家養(yǎng)動(dòng)物的皮膚中植入的玻璃管內(nèi)部都含有一個(gè)電感”，普萊默公司的一位研發(fā)工程師maria del marvillarrubia說，“每次啟動(dòng)汽車的時(shí)候兩個(gè)電感之間都會產(chǎn)生無線通信，一個(gè)在汽車內(nèi)部，另一個(gè)在鑰匙內(nèi)部�！�
不過，正如這種元件的無所不在一樣，rf電感也有著非常具體的用途。在諧振電路中，這些元件通常與電容結(jié)合使用，以便選擇特定的頻率(如振蕩電路、壓控振蕩器等)。
rf電感也可以用于阻抗匹配應(yīng)用，以便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸線的阻抗平衡。這是為了確保ic間高效的數(shù)據(jù)傳輸所必需的。
作為rf扼流圈使用時(shí)，電感串聯(lián)在電路中，起到rf濾波器的作用。簡單來說，rf扼流圈是個(gè)低通濾波器，它會給較高的頻率造成衰減，而較低的頻率則暢通無阻。
q值是什么
在討論電感性能時(shí)，q值是最重要的衡量指標(biāo)。q值是一種衡量電感性能的指標(biāo)，它是一個(gè)無量綱的參數(shù)，用于比較振蕩頻率和能量損耗速率。
murata公司的高級產(chǎn)品經(jīng)理deryl j.kimbro說：“q值越高，電感的性能就越接近于理想的無損電感。也就是說，它在諧振電路中的選擇性更好�！�
高q值的另一個(gè)好處是損耗低，也就是說電感消耗的能量少。低q值會造成帶寬較寬，而且在振蕩頻率處及其附近的諧振幅度較低。
電感值
除了q因子以外，電感的真正的量度當(dāng)然是它的電感值。對于音頻和電源應(yīng)用而言，電感取值通常是數(shù)亨利，而高頻率應(yīng)用通常需要小得多的電感，通常在毫亨或微亨范圍內(nèi)。
電感值取決于幾個(gè)因素，其中包括結(jié)構(gòu)、鐵芯尺寸、鐵芯材料以及實(shí)際的線圈匝數(shù)。電感既有電感值固定的，也有電感值可調(diào)的。
其他規(guī)格
電感值并不是唯一重要的取值。直流電阻、電流以及自諧振頻率(srf)是rf電感的數(shù)據(jù)單中所提供的一些更加有用的規(guī)格。
del marvillarrubia說：“根據(jù)應(yīng)用場合的不同，每種特性都可能是需要重點(diǎn)考慮的因素并決定其他特性。例如，如果元件將用在輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)中，那么電感在很寬的溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定性是很重要的，而這種要求將會確定磁芯的選擇�！�
額定電流
在選擇電感時(shí)，工作電流應(yīng)該低于說明書中的額定電流。如果工作電流超過額定電流，就可能會損壞產(chǎn)品。
直流電阻(dcr)
kimbro稱，直流電阻(dcr)與額定電流有很大的關(guān)聯(lián)。以線圈電阻為基準(zhǔn)，直流電阻等于電感的損耗。如果繞線的直徑增加，那么直流電阻會減小，而額定電流會增加。較大的繞線直徑降低了損耗并改善了電流處理能力。
vishay公司電感部門的產(chǎn)品市場經(jīng)理douglillie說：“直流電阻會限制在不過熱或不發(fā)生飽和(感應(yīng)系數(shù)急劇降低)的情況下器件可以傳輸?shù)闹绷麟娏��！?/p>
自諧振頻率(srf)
電感中的每一匝繞線都可以看成一塊電容器極板，匝與匝之間以及線圈與鐵芯之間電容的總體效果可以用與電感并聯(lián)的單個(gè)電容來表示，稱為分布電容(cd)。這種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的諧振頻率就稱為自諧振頻率(srf)。
lillie說：“在這個(gè)頻率，電感看起來就像帶有阻抗的純電阻。如果頻率超過自諧振頻率，這種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的容抗將成為主要因素�！�
疊層片式電感
疊層片式電感是使用陶瓷材料結(jié)構(gòu)通過集成工藝制成的。陶瓷材料結(jié)構(gòu)可以在高頻處提供很好的性能，而疊層片式工藝以提供各種各樣的電感值。
疊層片式器件的電感值范圍要比薄膜或空芯線圈類的電感廣，但是比不上線繞式元件的電感取值范圍或額定電流。疊層片式技術(shù)因其很好的電特性，特別是其低廉的成本，而越來越流行。
薄膜電感
薄膜電感是使用光刻工藝生產(chǎn)的，這種工藝可以在陶瓷基底上生產(chǎn)出非常精確的線圈模式，從而滿足苛刻的電感公差。陶瓷基板使得這些電感成為rf應(yīng)用的理想元件。但是，薄膜電感能傳輸?shù)碾娏鬏^小，而且電感值范圍有限。
線繞式電感
線繞式電感通常用于低頻應(yīng)用之中。線繞式電感是將銅線繞在陶瓷(氧化鋁)磁芯上制成的。
因其結(jié)構(gòu)和材料的原因，線繞式電感可以提供很好的電特性。水平繞線結(jié)構(gòu)使得公差很小而雜散電容很小，而銅線使得直流電阻很小，從而增加了品質(zhì)因子性能以及額定電流。
錐形電感
錐形電感是面向?qū)拵Ш透哳l應(yīng)用的，它的結(jié)構(gòu)可以展寬線圈的帶寬。錐形電感的實(shí)際尺寸較小，通常是用細(xì)線繞成的，因此雜散電容較小。
在超寬帶bias-t器件中，錐形電感同時(shí)提供了直流偏置提取或注入路徑，它可以將電源與有源器件隔離。
磁芯的選擇
高頻器件通常使用空心或惰性(也就是陶瓷)磁芯。它們提供了比磁性鐵芯更好的熱性能，但是其電感取值有限。
如何為射頻電路選擇適合的電感
在手機(jī)應(yīng)用中，目前蜂窩移動(dòng)通信設(shè)備工作的頻率一般在6GHz以下頻段，此頻段常用的電感類型有基板繞線電感、鍵合線電感和表貼電感器件。
基板繞線電感是通過基板Layout走線形成電感，這類電感的缺點(diǎn)是占用基板面積較大，不適用于設(shè)計(jì)大電感，一般基板繞線感值范圍在5nH以下；
鍵合線電感是利用芯片封裝時(shí)的鍵合線來形成電感，這類電感的品質(zhì)因數(shù)很高（可以到50甚至以上），但電感值比較小，一般在1nH以下，并且電感量受鍵合線精度影響，難以精確控制。經(jīng)驗(yàn)上，1mm長鍵合線的感值以0.6nH簡單估計(jì)；
表貼電感器件是將電感表貼器件（Surface Mounted Devices，SMD）使用引腳直接焊到PCB上，這類電感使用方便，感值范圍大，標(biāo)準(zhǔn)尺寸下有不同感值、Q值及DC電阻值的器件可供選擇，在射頻系統(tǒng)中使用廣泛。下圖為表貼電感器件在射頻前端模組PAMiD及手機(jī)PCBA的使用 [2]，圖中帶有藍(lán)色的表貼器件均為電感。
在射頻電路中，電感一旦被使用，均是在對射頻性能影響明顯的重要位置。而表貼器件的性能參數(shù)與封裝、工藝有很大關(guān)聯(lián)，電感的Q值也有較大差異（10～40）。所以需要對表貼電感元件的特性有深入的認(rèn)識，確保正常使用。
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