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一起来看一下射频电路中的那些无源器件。和数字和低频电路类似,射频电路也分为无源器件和有源器件,那些不需要加电就能够完成功能的射频电路称为无源电路,而需要外置电源才能工作的射频电路我们称为有源电路。根据这个定义,那么这个源就是电源啦。

 

这个无源电路既包括常见的电阻,电容和电感,也有各种功能器件,比如功分器耦合器,环形器,滤波器,天线等。

 

电阻,电感和电容

电路中最基本的三个元器件就是电阻,电感和电容,无论是数字电路,或者是射频电路,这三个元器件都起着至关重要的作用,【射频学堂】在文章《详解射频电路中的电阻,电容和电感》,对其特性有过详细的说明,我们今天直接列在下面。

 

在数字或者低频电路中,电阻,电感和电容呈现的都是纯净的电阻特性,电感特性或者电容特性,而在射频电路中,任何一个元器件都有其工作的特定频段,超过这个工作频段,其特性也会发生变化。

 

对于射频电阻,我们通常用下图来等效其分布参数特征。要注意其引脚电感和引线电容,其频率特性也如下图所示:随着频率的升高,其电容特性会越来越明显,当然电感特性也会突出,在某个频率处,引线电感和电容产生谐振,过了这个谐振点,电感特性就会成为主要特性。

 

当然,电感和电容也具有类似的特性变化曲线。在射频电路设计中,要了解所选择元器件的工作频率,以免给设计带来不必要的麻烦。

无源器件的另一大类就是由电感电容电阻构成或者由传输线结构组成的功能器件。

 

功分器

我们在《一文掌握功分器设计》有过详细的介绍,其实现的功能就是信号的分开,等分或者不等分。

 

功分器在射频电路中有着广泛的应用,尤其是在天线馈电网络中。最常用的一款功分器是Wilkson 功分器,通过适当的级联,可以实现一分N的功能,如下图所示:

 

 

耦合器

我们在《一文掌握定向耦合器设计》对定向耦合器有过详细的介绍,在射频电路设计中,我们不仅需要对信号进行一些分解合成,有时候,我们更希望信号能够按照一定的相位和功率去分配,这个时候定向耦合器就是一个不错的选择。定向耦合器的示意图如下图所示。这个四端口器件通常分为输入口,输出口,耦合口和隔离口。

 

 

下图是一款定向耦合器的结构图

 

 

环形器/隔离器

环形器通常也作为隔离器使用,在射频电路中也有着广泛的应用。我们在《一文掌握微波铁氧体材料》有过简略的介绍。昨天推出的翻译文章《射频/微波环形器/隔离器基础》,对环形器有详细的介绍。隔离器又称单向器,它是一种单向传输电磁波的器件,一种非互易的双端口微波铁氧体器件一当电磁波沿正向传输时,可将功率全部馈给负载,对来自负载的反射波则产生较大衰减,这种单向传输特性可以用于隔离负载变动对信号源的影响。对隔离器件性能的主要要求是:正向衰减小(一般不超过0.5~1dB),反向隔离大(一般大于20~30dB),电压驻波比小(一般不大于1.10~1.25),有一定的频带宽度,此外还应规定承受功率和工作温度等。

 

 

滤波器/多功器

作为射频信道的清洁工,滤波器在射频电路设计中功不可没,无论是镜像抑制,或者是杂散,谐波的滤除,都离不开滤波器。我们在《浅谈滤波器之——啥是滤波器》对滤波器的概念有过简略的介绍,并且推出了很多关于滤波器设计的推文,无论是现在的介质波导滤波器,亦或者目前正火的表面/体声波滤波器。

 

 

天线

天线作为射频电路的眼睛,在整个无线系统中至关重要,我们在《一文认识天线》对天线的指标,做过详细的介绍。也分享过多篇关于天线设计的资料。后面我们对天线再进行详细讲解。

 

 

无源器件,除了上文介绍的器件之外,还有很多,比如衰减器移相器等等。我们在后面的文章中,慢慢介绍。