叉指电容与无源反相器对比

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黄岩岛岛主公众号《看图说RF》第039篇原创文章:微带电路中的无源反相器。碎片三分钟,收获一丢丢。

逻辑电路中的反相器是有源电路:

反相器

因此为了区别,特意在题目中指明是无源反相器。

逻辑电路有源反相器与微带电路无源反相器实现的功能相同,但适用的频率范围不同。

逻辑电路中的有源反相器带宽极宽,低频可用于直流,高频仅受MOS管本身的频率特征限制。

而微带电路中的无源反相器,一般带宽只有40%左右。

叉指电容与无源反相器对比

反相器

叉指电容和无源反相器二者原理也几乎相同:本质上都是通过多段λ/4导波波长的高阻线紧耦合,实现信号传输功能。

只不过叉指电容的终端开路;

而无源反相器终端通过接地过孔短路到地平面;

仿真的回波损耗对比如下:

反相器

如果以回波损耗20dB为限,叉指电容带宽2.35~2.95GHz,很窄,无源反相器带宽1.75~3.25GHz,稍微宽些。

仿真的插入损耗对比如下:

反相器

插入损耗都在0.3dB左右,主要是介质和导体损耗。

总体来看,无源反相器的带宽和插损更有优势。

无源反相器的相位特征

为了分析无源反相器的相位特征,在无源反相器HFSS模型的基础上,特意加了一个尺寸与无源反相器相同的微带线,作为参考相位对比:

反相器

只看信号通过相等长度的黄色微带线或黄色反相器的相移:

反相器

在中心频点2.6GHz,无源反相器相位72度,但无源电路相位不可能是正值,注意到1GHz有个+/-180度跳变,因此真实的绝对相位是72-360=-288度。两个模型都很短,同一频点2.6GHz的微带线呈现的是真实的绝对相位-108度。

-288度和-108度,正好相差180度。

总结

作为参考的微带线,相位是理想的直线,相位与微带线长度呈正比。

但是,无源反相器的相位,相对于参考的同等长度的微带线来说,多了180度相位差异!所以这个模型叫做无源反相器。

那么,这个无源反相器有什么作用?且听下回(明天)分解。

  审核编辑:汤梓红
 
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