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詳解射頻電路中的電感匹配

發(fā)布時(shí)間:2019-01-18 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】設(shè)計(jì)工程師在開發(fā)重型裝備的過程中通常需要在不同種類的加速度傳感器中做出選擇。例如,在起重機(jī),拖拉機(jī),木材切割機(jī)以及建筑工程等重型機(jī)械中,設(shè)計(jì)者需要通過使用加速度傳感器來測量設(shè)備工作時(shí)的俯仰和翻滾角。
 
對高頻電路來說,電路之間的電感匹配很重要。電感匹配是指在信號(hào)的傳輸線路上,讓發(fā)送端電路的輸出阻抗與接收端電路的輸入阻抗一致,匹配后,可以最大限度地把發(fā)送端的電力或者功率傳送到接收端。

匹配電路使用電容器和電感器,但是實(shí)際的電容器和電感器與理想的元件不同,有損耗。表示該損耗的有Q值。Q值越大,表示電容器和電感器的損耗就越小。那么,什么是電感的Q值呢?

所謂的Q值,即電感的品質(zhì)因數(shù),是衡量電感器件的主要參數(shù),是指電感器在某一頻率下的交流電壓下工作時(shí),所呈現(xiàn)的感抗與其等效阻抗之比,電感的Q值越高,其效率也就越高,電感器的品質(zhì)因數(shù)的高低與線圈的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗、屏蔽罩引起的損耗等相關(guān)。

電感的Q值與高頻電路的損耗

匹配電路中使用的電感器的Q值的大小,對高頻電路的損耗也會(huì)產(chǎn)生影響。

為了確認(rèn)此事,我們采用了村田的SAW濾波器(通頻帶800MHz頻段) 和RF電感,在匹配電路中換裝Q值不同的RF電感,測量和比較了SAW濾波器的插入損耗。

圖1表示電路圖。此次的電路,雖說是匹配電路,但是只有一個(gè)RF電感器。

詳解射頻電路中的電感匹配

圖2表示此次進(jìn)行了換裝的RF電感的Q值的頻率特性,表1表示結(jié)構(gòu)、尺寸、Q值(800MHz時(shí)的Typ.值)

詳解射頻電路中的電感匹配

表1、RF電感的比較

詳解射頻電路中的電感匹配

※圖2的圖表是采用村田提供的設(shè)計(jì)輔助工具SimSurfing表示的。

換裝匹配電路的RF電感時(shí)的SAW濾波器的整體特性見圖3,通頻帶特性見圖4。

詳解射頻電路中的電感匹配

從圖4的通頻帶特性來看,可以確認(rèn)SAW濾波器的插入損耗因所使用的RF電感而異。高頻電路的這種水平的損耗越來越重要。

從此次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,RF電感的Q值越大(損耗越小) ,SAW濾波器的插入損耗就越小。也就是說,電感器損耗的大小就是包括匹配電路在內(nèi)的SAW濾波器損耗的大小。

請注意,使用的高頻元件(此次為SAW濾波器) 、匹配電路、頻段等不同,損耗也將各異。

電感的偏差與對匹配電路的影響

另外,實(shí)際的電感器的阻抗值為1.0nH、1.1nH、1.2nH之類的不連續(xù)值。進(jìn)行匹配時(shí),有時(shí)必須采用細(xì)致的常數(shù)步驟進(jìn)行微調(diào)。同時(shí),阻抗值的偏差(標(biāo)準(zhǔn)離差) 會(huì)變成匹配的標(biāo)準(zhǔn)離差,為了滿足必要特性,有時(shí)需要偏差小的電感器

根據(jù)以上情況,有必要對SAW濾波器的整合回路RF電感的Q特性、偏差值、尺寸、成本等方面,進(jìn)行比較討論之后做出選擇。在貼裝空間有剩余的情況下,Q值偏高的卷線電感為最佳選擇。此外,貼裝空間有所限制的情況下,小尺寸0603、擁有較高Q值的電感為最佳選擇。
 
 
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