射頻電感類型及其常見用法

在手機(jī)、RFID、測試設(shè)備、GPS、雷達(dá)、Wi-Fi以及衛(wèi)星無線電等應(yīng)用的高頻模擬電路和信號處理中，電感是最重要的元件之一。通常，它可以承擔(dān)的幾項主要功能包括電路調(diào)諧、阻抗匹配、高通和低通濾波器，還可以用作RF扼流圈。

選擇在設(shè)計中使用RF電感的電子工程師有多種選擇。為了簡化這種選擇，本文將討論電感元件的各種類型及其常見用法。

RF電感的用途

大部分電子器件都含有RF電感?！盀榱烁檮游?，在我們家養(yǎng)動物的皮膚中植入的玻璃管內(nèi)部都含有一個電感”，普萊默公司的一位研發(fā)工程師 Maria del Mar Villarrubia說，“每次啟動汽車的時候兩個電感之間都會產(chǎn)生無線通信，一個在汽車內(nèi)部，另一個在鑰匙內(nèi)部?！?/p>

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圖1 RF電感是高頻電子設(shè)備的基本組成元件之一

不過，正如這種元件的無所不在一樣，RF電感也有著非常具體的用途。在諧振電路中，這些元件通常與電容結(jié)合使用，以便選擇特定的頻率（如振蕩電路、壓控振蕩器等）。

RF電感也可以用于阻抗匹配應(yīng)用，以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸線的阻抗平衡。這是為了確保IC間高效的數(shù)據(jù)傳輸所必需的。

作為RF扼流圈使用時，電感串聯(lián)在電路中，起到RF濾波器的作用。簡單來說，RF扼流圈是個低通濾波器，它會給較高的頻率造成衰減，而較低的頻率則暢通無阻。

Q值是什么

在討論電感性能時，Q值是最重要的衡量指標(biāo)。Q值是一種衡量電感性能的指標(biāo)，它是一個無量綱的參數(shù)，用于比較振蕩頻率和能量損耗速率。

Murata公司的高級產(chǎn)品經(jīng)理Deryl J. Kimbro說：“Q值越高，電感的性能就越接近于理想的無損電感。也就是說，它在諧振電路中的選擇性更好?！?/p>

高Q值的另一個好處是損耗低，也就是說電感消耗的能量少。低Q值會造成帶寬較寬，而且在振蕩頻率處及其附近的諧振幅度較低。

電感值

除了Q因子以外，電感的真正的量度當(dāng)然是它的電感值。對于音頻和電源應(yīng)用而言，電感取值通常是數(shù)亨利，而高頻率應(yīng)用通常需要小得多的電感，通常在毫亨或微亨范圍內(nèi)。

電感值取決于幾個因素，其中包括結(jié)構(gòu)、鐵芯尺寸、鐵芯材料以及實際的線圈匝數(shù)。電感既有電感值固定的，也有電感值可調(diào)的。

其他規(guī)格

電感值并不是唯一重要的取值。直流電阻、電流以及自諧振頻率（SRF）是RF電感的數(shù)據(jù)單中所提供的一些更加有用的規(guī)格。

del Mar Villarrubia說：“根據(jù)應(yīng)用場合的不同，每種特性都可能是需要重點考慮的因素并決定其他特性。例如，如果元件將用在輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)中，那么電感在很寬的溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定性是很重要的，而這種要求將會確定磁芯的選擇。”

額定電流

在選擇電感時，工作電流應(yīng)該低于說明書中的額定電流。如果工作電流超過額定電流，就可能會損壞產(chǎn)品。

直流電阻（DCR）

Kimbro稱，直流電阻（DCR）與額定電流有很大的關(guān)聯(lián)。以線圈電阻為基準(zhǔn)，直流電阻等于電感的損耗。如果繞線的直徑增加，那么直流電阻會減小，而額定電流會增加。較大的繞線直徑降低了損耗并改善了電流處理能力。

Vishay公司電感部門的產(chǎn)品市場經(jīng)理Doug Lillie說：“直流電阻會限制在不過熱或不發(fā)生飽和（感應(yīng)系數(shù)急劇降低）的情況下器件可以傳輸?shù)闹绷麟娏??！?/p>

自諧振頻率（SRF）

電感中的每一匝繞線都可以看成一塊電容器極板，匝與匝之間以及線圈與鐵芯之間電容的總體效果可以用與電感并聯(lián)的單個電容來表示，稱為分布電容（Cd）。這種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的諧振頻率就稱為自諧振頻率（SRF）。

Lillie說：“在這個頻率，電感看起來就像帶有阻抗的純電阻。如果頻率超過自諧振頻率，這種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的容抗將成為主要因素?！?/p>

疊層片式電感

疊層片式電感是使用陶瓷材料結(jié)構(gòu)通過集成工藝制成的。陶瓷材料結(jié)構(gòu)可以在高頻處提供很好的性能，而疊層片式工藝以提供各種各樣的電感值。