导言
跟着电子信息产业的迅猛开展,片式电感作为新式根底无源器材,以其杰出的功用价格比和便于高密度贴装等显着长处,敏捷得到了广泛运用,尤其在以移动手机为代表的通讯终端设备中,片式电感获得了典型的高频运用。因为RF电路的作业频率不断进步,片式电感在运用方面的功用特色产生了显着改变,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步达到了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、剖析和运用的重要课题。
阻抗剖析
电感的物理含义是运用导电线圈贮存交变磁场能量,而在实践电路运用中,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括叠层片式、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,一般都能够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值的进步则更为显着；
(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。
一般运用中，运用阻抗剖析仪检测片式电感端电极间的Z( )、L( )、Q( )等参数，即可准确反映出作业频率下实践电路的呼应特性，据此可进行准确的电路规划与器材挑选。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，显着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。
高频剖析
当作业频率较高(2GHz左右)时，信号波长逐步能够与器材尺度相比较。片式电感的阻抗出现出显着的散布特性，即不同的参阅方位存在不同阻抗。图1所示的剖析模型已不合适用以描绘高频作业的电感器材。在高频条件下，器材的电路呼应可随其尺度和空间结构的不同而产生相应改变，惯例的阻抗丈量参数已不能准确反映实践电路中的呼应特性。以某类型移动手机RF功放电路为例，其间两款用于阻抗匹配的高频电感(作业频率1.9GHz)均选用光刻薄膜式电感，若以相同标准及精度，但Q值显着较高的叠层片式电感(丈量仪器HP-4291B)予以替代，其成果却是电路传输增益下降近10％。阐明电路匹配状况下降，用低频剖析办法显着无法准确解说高频运用问题，只是重视L( )和Q( )对片式电感的高频剖析是不适宜的，至少是不行的。
电磁场理论在工程中常用来剖析具有散布特性的高频运用问题。一般在运用阻抗剖析仪(HP-4291B)对片式电感进行的丈量中，可通过夹具补偿和仪器校准等手法将丈量精度进步到 0.1nH左右，理论上足以保证电路规划所需的精度要求。但不容忽视的问题是，此刻的丈量成果只是反映了匹配状况下(丈量夹具规划为准确匹配)电感器材端电极界面之间的参数功用，对电感器材的内部电磁散布状况和外部电磁环境要求却未能反映出来。相同测验参数的电感或许因内电极结构不同而存在彻底不同的电磁散布状况，在高频条件下，片式电感的实践电路运用环境(近似匹配、密布贴装、PCB散布影响)与测验环境往往有差异，极易产生各种杂乱的近场反射而产生实践呼应参数(L、Q)的微量改变。对RF电路中的低感值电感，这种影响是不容忽视的，咱们把这种影响称之为“散布影响”。
高频电路(包括高速数字电路)规划中，根据电路功用、器材挑选和电磁兼容等要素的考虑，一般是以网络散射剖析(S参数)、信号完整性剖析、电磁仿真剖析、电路仿真剖析等手法，来归纳考量实践电路体系的作业功用。针对片式电感器材的“散布影响”问题，一个可行的解决计划是对电感器材进行结构性电磁仿真并准确提取相应的SPICE电路模型参数，作为电路规划的根据，以此有用减小电感器材在高频规划运用中的差错影响。国外(日本)首要元器材企业的片式电感产品技术参数大多包括有S参数，一般可用于准确的高频运用剖析。
电路运用
在高频电路中比较常用的片式电感有光刻薄膜电感、片式绕线电感和叠层片式电感三种。因为内电极的结构特色有显着不同，即便参数标准相同状况下，其电路呼应却不尽相同。实践电路运用中对电感器材的挑选有必定规则和特色，在此可略作概括如下：
阻抗匹配：射频电路(RF)一般由高放(LNA)、本振(LO)、混频(MIX)、功放(PA)、滤波(BPF/LPF)等根本电路单元构成。在特性阻抗各不相同的单元电路之间，高频信号需求低损耗耦合传输，阻抗匹配成为必不可少。典型计划是运用电感与电容组合为“倒L”或“T”型匹配电路，对其间的片式电感，匹配功用的好坏很大程度是取决于电感量L的准确度，其次才是质量要素Q的凹凸。在作业频率较高时，往往运用光刻薄膜电感来保证高精度的L。其内电极会集于同一层面，磁场散布会集，能保证装贴后的器材参数改变不大。
谐振扩大：典型的高频扩大电路一般选用谐振回路作为输出负载。对其增益和信噪比等首要功用参数来说，片式电感的质量要素Q成为要害。L的少量差错影响可由多种电路方式予以补偿和批改，因而多选用绕线片式电感和叠层片式电感，对作业频率下的Q值要求较高。而薄膜片式电感无论是价格仍是功用在此都不合适。
本地振动：本振电路(LO)有必要由含振动回路的扩大电路构成，一般是以VCO－PLL的方式向RF电路供给准确的参阅频率，因而本振信号的质量直接影响着电路体系的要害功用。振动回路中的电感有必要具有极高的Q值和安稳度，以保证本振信号的纯洁、安稳。因为石英晶体具有相对较宽的阻抗动态补偿，此刻对片式电感的L精度要求并不是首要目标，因而叠层片式电感和绕线片式电感多被用于VCO电路。
高频滤波：低通滤波(LPF)常见于高频电路的供电去耦回路，有用按捺高次谐波在供电回路的传导，额外电流和可靠性是首要重视参数；而带通滤波(BPF)则多用于高频信号的耦合，或一起兼有阻抗匹配的效果。此刻刺进衰减要尽量小，L、Q是此刻的要点参数。归纳比较，叠层片式电感最合适这种运用。
结语
片式电感的运用日趋高频化，而且已挨近低端微波频段。以电磁剖析手法替代传统的低频阻抗剖析办法值得咱们进一步探究和完善，以习惯高频条件下的片式电感研制、出产与运用剖析的需求；RF电路日趋模块化和集成化，片式电感的运用功用也随之更为清晰和会集。片式电感的研制与规划需求针对高频运用的不同要求与特色，突显器材功用个性化。探究片式电感的高频运用和开展之路，这是咱们所需重视和考虑的新问题。
