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如何选择射频电感?

2010-04-233230

在手机、RFID、测试设备、GPS、雷达、Wi-Fi以及卫星无线电等应用的高频模拟电路和信号处理中,电感是最重要的元件之一。通常,它可以承担的几项主要功能包括电路调谐、阻抗匹配、高通和低通滤波器,还可以用作RF扼流圈。

选择在设计中使用RF电感的电子工程师有多种选择。为了简化这种选择,本文将讨论电感元件的各种类型及其常见用法。

RF电感的用途
大部分电子器件都含有RF电感。“为了跟踪动物,在我们家养动物的皮肤中植入的玻璃管内部都含有一个电感”,普莱默公司的一位研发工程师 Maria del Mar Villarrubia说,“每次启动汽车的时候两个电感之间都会产生无线通信,一个在汽车内部,另一个在钥匙内部。”


图1 RF电感是高频电子设备的基本组成元件之一

不过,正如这种元件的无所不在一样,RF电感也有着非常具体的用途。在谐振电路中,这些元件通常与电容结合使用,以便选择特定的频率(如振荡电路、压控振荡器等)。

RF电感也可以用于阻抗匹配应用,以便实现数据传输线的阻抗平衡。这是为了确保IC间高效的数据传输所必需的。

作为RF扼流圈使用时,电感串联在电路中,起到RF滤波器的作用。简单来说,RF扼流圈是个低通滤波器,它会给较高的频率造成衰减,而较低的频率则畅通无阻。

Q值是什么
在讨论电感性能时,Q值是最重要的衡量指标。Q值是一种衡量电感性能的指标,它是一个无量纲的参数,用于比较振荡频率和能量损耗速率。
Murata公司的高级产品经理Deryl J. Kimbro说:“Q值越高,电感的性能就越接近于理想的无损电感。也就是说,它在谐振电路中的选择性更好。”
高Q值的另一个好处是损耗低,也就是说电感消耗的能量少。低Q值会造成带宽较宽,而且在振荡频率处及其附近的谐振幅度较低。

电感值
除了Q因子以外,电感的真正的量度当然是它的电感值。对于音频和电源应用而言,电感取值通常是数亨利,而较高频率应用通常需要小得多的电感,通常在毫亨或微亨范围内。
电感值取决于几个因素,其中包括结构、铁芯尺寸、铁芯材料以及实际的线圈匝数。电感既有电感值固定的,也有电感值可调的。

其他规格
电感值并不是唯一重要的取值。直流电阻、电流以及自谐振频率(SRF)是RF电感的数据单中所提供的一些更加有用的规格。
del Mar Villarrubia说:“根据应用场合的不同,每种特性都可能是需要重点考虑的因素并决定其他特性。例如,如果元件将用在轮胎压力监测系统中,那么电感在很宽的温度范围内的稳定性是很重要的,而这种要求将会确定磁芯的选择。”

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