射頻電路中無源器件特性

2021-01-06 電子產品世界

1.高頻電阻

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201808/385668.htm

低頻電子學中最普通的電路元件就是電阻，它的作用是通過將一些電能裝化成熱能來達到電壓降低的目的。電阻的高頻等效電路如圖所示，其中兩個電感L模擬電阻兩端的引線的寄生電感，同時還必須根據實際引線的結構考慮電容效應;用電容C模擬電荷分離效應。

電阻等效電路表示法

根據電阻的等效電路圖，可以方便的計算出整個電阻的阻抗：

下圖描繪了電阻的阻抗絕對值與頻率的關係，正像看到的那樣，低頻時電阻的阻抗是R，然而當頻率升高並超過一定值時，寄生電容的影響成為主要的，它引起電阻阻抗的下降。當頻率繼續升高時，由於引線電感的影響，總的阻抗上升，引線電感在很高的頻率下代表一個開路線或無限大阻抗。

一個典型的1K電阻阻抗絕對值與頻率的關係

2.高頻電容

片狀電容在射頻電路中的應用十分廣泛，它可以用於濾波器調頻、匹配網絡、電晶體的偏置等很多電路中，因此很有必要了解它們的高頻特性。電容的高頻等效電路如圖所示，其中L為引線的寄生電感;描述引線導體損耗用一個串聯的等效電阻R1;描述介質損耗用一個並聯的電阻R2。

電容等效電路表示法

同樣可以得到一個典型的電容器的阻抗絕對值與頻率的關係。如下圖所示，由於存在介質損耗和有限長的引線，電容顯示出與電阻同樣的諧振特性。

一個典型的1pF電容阻抗絕對值與頻率的關係

3.高頻電感

電感的應用相對於電阻和電容來說較少，它主要用於電晶體的偏置網絡或濾波器中。電感通常由導線在圓導體柱上繞制而成，因此電感除了考慮本身的感性特徵，還需要考慮導線的電阻以及相鄰線圈之間的分布電容。電感的等效電路模型如下圖所示，寄生旁路電容C和串聯電阻R分別由分布電容和電阻帶來的綜合效應。

高頻電感的等效電路

與電阻和電容相同，電感的高頻特性同樣與理想電感的預期特性不同，如下圖所示：首先，當頻率接近諧振點時，高頻電感的阻抗迅速提高;第二，當頻率繼續提高時，寄生電容C的影響成為主要的，線圈阻抗逐漸降低。

電感阻抗絕對值與頻率的關係

總之，在高頻電路中，導線連同基本的電阻、電容和電感這些基本的無源器件的性能明顯與理想元件特徵不同。讀者可以發現低頻時恆定的電阻值，到高頻時顯示出具有諧振點的二階系統相應;在高頻時，電容中的電介質產生了損耗，造成電容起呈現的阻抗特徵只有低頻時才與頻率成反比;在低頻時電感的阻抗響應隨頻率的增加而線形增加，達到諧振點前開始偏離理想特徵，最終變為電容性。這些無源元件在高頻的特性都可以通過前面提到的品質因數描述，對於電容和電感來說，為了調諧的目的，通常希望的到儘可能高的品質因數。


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