射频电路的无源元件及其等效电路

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1、射频电路的无源元件无源器件与有源器件的简单定义：及其等效电路•无源器件（PassiveComponent）：通常是指一些不可能提供能量增长的元器•无源元件的功能及其用途件，包括：电阻器、电容器、电感器、传输线以及二极管等•常规无源元件的射频特性•贴片无源元件的参数提取•有源器件（ActiveComponent）：通常是指一些有可能提供或者具备能量增长•无源元件的一些应用的元器件，包括：半导体二极管、半导体晶体管，真空电子管等Apr.18.2010FromSEIEESJTUApr.18.2010F

2、romSEIEESJTU无源电路与有源电路的简单定义：无源器件在射频电路中应用的特点：•无源电路（Passivecircuit）：常由若干无源器件所构成，无法提供能量增长，主要任何无源器件（包括：金属导线、电阻器、电用于阻抗匹配或变换、抵消寄生元件的影响（扩展带宽）、容器和电感器）都不再是单纯的元件提高频率选择性（谐振、滤波和调谐）以及移相网络、负载等，电路形式包括：混频器、滤波器、检波器、开关、•电路的结构尺寸决定了和限制了工作频率限幅器•寄生参数的存在而难以实现或丧失了纯电路元件•有源电路（

3、Activecircuit）：（R、L、C）性能常由半导体器件或其它电子真空元器件所构成，可提供能量增长，主要用于信号的放大、振荡、谐振和滤波•趋肤效应和辐射效应严重影响着电路性能等，电路形式包括：放大器、振荡器、变频器、有源滤波器以及收发信装置•因为元器件实现方式都与传输线理论有关Apr.18.2010FromSEIEESJTUApr.18.2010FromSEIEESJTU无源元件的重要指标－品质因数：金属导线的射频特性：•品质因数（QualityFactor－Q值）的定义：•以各种形式存在

4、：表示元件或者电路在某个频率所存储的能量和所包括：器件的重要组成部分（例如，线绕电阻器或者消耗的能量的比值：最大存储能量电感器）、各种元器件的轴向或者端点引线，电路间的互Q=2π连引线，等等消耗能量•电抗器件的品质因数：•具有趋肤效应和自感现象金属导线已不再视为单纯无阻值的引线电容的品质因数：Q=XR=1ωRC•行为特点：c在射频范畴的应用中，很大程度上取决于导线的长度电感的品质因数：和线径Q=XR=ωLRLApr.18.2010FromSEIEESJTUApr.18.2010FromSEIEE

5、SJTU导线的线规：趋肤效应对导线阻值的影响：•导线的阻值：线规所对应的导线直径：ρl例：30线规(10mil)的导R＝AWG50＝1mil（直径）A线用于1GHz时，它所具有AWG44＝2×1mil＝2mil的交流与直流电阻的比值：•交流阻值与直流阻值之比：AWG38＝2×2mil＝4milRAWG32＝2×4mil＝8milRAC=DAC=32AWG26＝2×8mil＝16milRDC4δsRDCAWG20＝2×16mil＝32mil•ρ：导体电阻率该导线的直流电阻仅为AWG14＝2×32m

6、il＝64mil＝0.064inch•A：导体截面积0.1Ω/ft,但它在1GHz的阻值•δ：趋肤深度•D：导体直径为3.2Ω/ft，该因子大于32倍。AWG（AmericanWireGauge）规定了导线的直径•l:导体的长度每间隔6个线规近似提高一倍。Apr.18.2010FromSEIEESJTUApr.18.2010FromSEIEESJTU金属直导线的电感：电阻器的射频特性：•金属直导线的电感取决例：求5cm长的No.22铜线的于它的长度和直径：电感量。•电阻器的用途：电能转换成热量而

7、产生电压降解：No.22铜导线的直径是•电阻器的作用：包括：构成晶体管的偏置电路，稳定工⎡⎛4l⎞⎤25.3mil，换算后大约等于作点；控制衰减器中的能量流动；提高在信号合成器中的L=0.002l⎢2.3log⎜⎟−0.75⎥()μH⎣⎝d⎠⎦0.0643cm；输出能量；实现传输线的阻抗匹配•电阻器的种类：包括：高密度的碳质电阻器、镍或者其电感：L＝50nH。它金属丝的线绕电阻器、温度稳定金属的金属膜电阻器、铝或铍为基材的氧化物薄膜片状电阻器，等•L:电感(μH）在RF频率下，金属导线本身不仅具

8、有自身的电阻和电感•射频电路常用形式：薄膜片状电阻器，为了减小引线电•l:导线长度（cm）或者电容，而且还是频率的函感和分布电容的影响，时常使用尺寸较小的形式，例如，•d:导线直径（cm）数，对电路性能的影响十分明0603，0805，1206，功率常为1/10~1W，阻值常在显。这一射频特性十分重要。0.1~10MΩ。Apr.18.2010FromSEIEESJTUApr.18.2010FromSEIEESJTU电阻器的射频等效电路：金属膜电阻器的射频特性：电阻器的射频等效电路不仅呈现出单纯的电