射频链路中的射频扼流圈与电感器介绍

大多数工程师都熟悉电感器，因为它们是许多频率选择电路中的关键元件。尽管您可能不太熟悉电感器的一种应用，但它是射频扼流圈。

电感是电导体的特性，它阻止流过它的电流发生变化。它被定义为感应电压与产生感应电压的电流变化率之比，以亨利 (H) 为单位。RF 电感器的电感额定值通常在大约 0.5 纳亨 (nH) 或更低到数百 nH 的范围内。正如下面关于 RF 电感器结构选择的部分所述，电感取决于结构、磁芯尺寸、磁芯材料和线圈匝数。电感器可提供固定或可变电感值。

直流电流额定值(DCR) 与直流电阻有关，以安培为单位。DCR 决定了电感器可以处理而不会过热或饱和的电流量。在考虑电感器的热性能时，这是一个重要的规格。功率损耗随着电流和直流电阻的增加而增加，从而导致电感温度升高。电感器的额定值通常适用于特定的环境温度，以及由于通过电感器的电流而导致的高于环境温度的温度。例如，额定环境温度为 125°C 且由于全额定电流(Irms 或 Idc)而升高 15°C 的部件将具有大约 140°C 的最高部件温度。

饱和电流是直流电流，它会导致电感下降指定值。电感下降是因为磁芯只能包含一定量的磁通密度。饱和电流与电感器的磁特性有关。DCR 与物理特性有关，它描述了电感器中可以通过的最大直流电流。

自谐振频率(SRF) 定义为器件停止作为电感器工作的频率。电感器在端子电极或绕线导体的匝之间具有低分布电容，并且器件的电感与 SRF 处的分布电容谐振。在 SRF 处，电感器充当具有阻抗的电阻器。在较高频率下，分布电容占主导地位。

RF 扼流圈是一个电感器，但频率选择性只是通过 DC 并阻止其他一切。

在此应用中，电感器的常用品质因数可能无法充分捕捉电感器的实际所需性能。

在许多应用中，电感器用于传递或阻止信号。当用作射频扼流圈时，电感器应该只通过直流电，其他一切都被阻挡。不幸的是，阻断非常低的频率需要非常大的电感器。我们如何选择理想的组件?

在设计滤波器时，电感器的 Q 或品质因数非常重要，目标是高 Q 元件。选择射频扼流圈时，高 Q 电感器并不总是最佳选择。高 Q 意味着低损耗，但对于射频扼流圈而言，更高的损耗意味着更好的隔离。这意味着对于给定的电感，较低的 Q 扼流圈比高 Q 扼流圈具有更多的寄生电阻。另一个考虑因素是 Q 与频率有关，通常情况下如此。

选择射频扼流圈时，通常需要高电感值。例如，在LMH6521 数据表中，我们推荐电感至少为 1uH 的电感器。这允许低频信号以最小的衰减通过。在LMH6515 数据表中, 显示了不同电感值对频率响应的影响。高值电感器通常具有相当高水平的寄生电容，因此自谐振频率较低。在这一点上，仔细阅读数据表很重要。理论上，当在自谐振频率以上使用时，电感器就像电容器一样。这可能是高 Q 电感器的情况，但许多射频扼流圈都有细线，可以将给定的电感封装到一个小空间中(参见下面的最佳模型)。由于集肤效应的影响，这些射频扼流圈通常没有足够的电容来抵消导线的高频电阻。这意味着它们可能对比数据表指示的更宽的频率范围有用，

要逐步选择 RF 扼流圈，请使用以下步骤：

1. 确保直流电流能力与所需的偏置电流相匹配。

2. 选择足够高的电感值。(Z = 2 * pi * f * L) 选择比负载电阻大得多的阻抗 (Z)。

3. 确定允许的最大直流电阻，以使电感器上的电压降与放大器级的电压摆幅相比要小。1 到 10 欧姆之间的电阻通常是可以的。

4. 选择小包装尺寸。

5. 寻找低 Q 电感器(高 L 和小物理尺寸通常意味着低 Q)。

6. 确保核心材料在感兴趣的频率范围内可用。