导言
因为RF电路的作业频率不断进步,片式电感在使用方面的功用特色发生了显着变化,现已开端显现出低端微波频段的作业特性。因而,为有用进步片式电感的电性参数,改进RF电路功用,有必要进一步剖析其低频特性与高频特性的不同规则。
另一方面,不断移风易俗的通讯体系(GSM、CDMA、PCS、3G…)使得片式电感的作业频率逐渐达到了2GHz乃至更高。因而,以传统的会集参数电路理论对片式电感器材进行阻抗剖析,则显现出越来越显着的局限性。探究合适高频条件下的工程剖析手法也已成为片式电感研制、出产、剖析和使用的重要课题。
阻抗剖析
电感的物理含义是使用导电线圈贮存交变磁场能量,而在实践电路使用中,电感器材的首要效果则是向电路供给所需的理性阻抗,在与其他相关元件合作下完结相应的电路功用(匹配、滤波、振动等)。常见的片式电感器材包含叠层片式、绕线片式、光刻薄膜等方式,其出产工艺和内电极结构均有所不同。但在中低频率条件下,因为信号波长远大于器材尺度,器材的电路呼应受内电极结构的影响较小,一般都可以选用会集参数等效模型(见图一)对片式电感的阻抗特性予以近似剖析。据此可推导出常用电功用参数的函数式。
导纳函数
Y(j )=({1}over{R_{O}}+{r}over{r^{2}+ ^{2}L^{2}_{O}})+j( C_{O}-{ L_{O}}over{r^{2}+ ^{2}L^{2}_{o}})
则阻抗函数
Z(j )={1}over{Y(j )}=R( )+j ( )
可近似导出阻抗
Z( )=sqrt{R^{2}( )+ ^{2}( )}
={ L_{O}}oversqrt{({ L_{O}}over{R_{O}}+{r}over{ L_{O}})^{2}+(1-{ ^{2}}over{SRF^{2}})^{2}}
电感量
L( )={ ( )}over{ }={L_{O}(1-{ ^{2}}over{SRF^{2}})}over{({{ L_{O}}over{R_{O}}+{r}over{ L_{O}})^{2}+(1-{ ^{2}}over{SRF^{2}})^{2}}
质量要素
Q( )={ ( )}over{R( )}={(1-{ ^{2}}over{SRF^{2}})}over{({ L_{O}}over{R_{O}}+{r}over{ L_{o}})}
其间
SRF={1}over{2 sqrt{L_{O}C_{O}}}
=2 F
由这些函数表达式不难概括出:
(1)在作业频率低于自谐频率SRF时,片式电感的阻抗特性十分挨近抱负电感而出现较好的线性特性,质量要素Q也较高,因而一般以此确认电感的额外作业频段;
(2)在电感量L0为额外值时,进步自谐频率SRF的仅有办法是减小寄生电容C0;
(3)在低频作业区,下降内电极电阻r将有用进步质量要素Q值,而在高频作业区,减小电磁漏损(增大R0)对Q值的进步则更为明显;
(4)当作业频率 高于自谐频率SRF时,片式电感出现出容性阻抗特性。
一般使用中,使用阻抗剖析仪检测片式电感端电极间的Z( )、L( )、Q( )等参数,即可精确反映出作业频率下实践电路的呼应特性,据此可进行精确的电路设计与器材挑选。作为比较,图2中列出相同标准的高频电感(SGHI1608H100N)与铁氧体电感(SGMI1608M100N)的L(f)、Q(f)参数曲线,明显高频电感有更高的自谐频率和线性作业频段,而铁氧体电感则有较高的Q值。