射频频率上电感、电阻、电容都有变化？

为啥在外行的人看来，射频这么玄乎呢？

我想大概是因为，到了射频甚至微波频率后，一切就都变了。

比如电容，你看到的是这样的。

但实际它的内在是这样的。

电感，展现给你的是这样的。

但它实际上是这样的。

电阻也是，外表是这样的。

里子是这样的。

所以，进行射频电路设计之前，我们需要先了解一下，这些常用的集总器件，在射频甚至微波的频率下，到底是个什么表现。

先说说电阻，下图分别是其低频模型和高频模型。

在DC时，电阻是一个不随频率变化的器件，但到高频时，由于寄生参数，比如寄生电感，寄生电容的影响，其阻值会随着频率的变化而发生变化。

比如，下图所示，是厂家标称高频电阻的阻值与频率之间的关系。虽然在其手册上，写的是High Frequency（Up to 40GHz）Resistor, 但从其曲线上看，阻值还是会随着频率发生较大的变化。

标称的高频电阻都不能保证始终如一，就不用说，我们平时使用的普通厚膜电阻了。

再来说说电容，下图分别是电容的低频模型和高频模型。

在低频处，电容的阻抗为1/(jwC)，其阻抗随着频率的升高而降低，如下图所示。

但是实际的电容，刚开始其阻抗随频率的升高而降低，当封装的寄生电感与电容本身的发生谐振时，此时电容的电抗达到最低点，然后又开始升高，但是这个时候，电容的感性大于容性，即主要是寄生电感在起作用。这个频率，称为级联谐振频率(SRF,series resonant frequency).

电容在射频电路中的应用，包括隔直，去耦，还有匹配。

隔直和去耦应用

对于隔直和去耦应用，都希望电容在所工作的频率处于一个非常低的阻抗状态，也就是说，最好工作频率就在SRF频率附近。

有时候对于宽带的RF应用，可能会用多个电容并联，来实现宽频带范围内的低阻抗。但是并联使用时，最好仿真看看，确认一下这些电容之间有没有发生谐振，因为如果发生谐振的话，会显著影响性能。

匹配应用

对于匹配应用，则希望工作频率远低于SRF频率。

前阵子，队友他们想降低成本，问我一个射频通路上的电容能不能换一下。

额，好吧。

即使是同样的容值，同样的封装，不同厂家出来的电容，其寄生参数也不可能一样。

而且，由于电容容差的存在，就算同一厂家同一型号，电容容值也不一定一样。

所以，如果想替换掉现有的电容，性能嘛，肯定是会有变化。

所以想替换也可以，但是你要把所有的指标再重新测试一遍，看看影响大不大。

因此，能不能替换，我也不好说，不怕麻烦的话，就去测一下；要怕有风险的话，那就别换了。

再来看看电感，下图是电感的低频和高频模型。

理想的电感，其电抗为jwL，即会随着频率的升高而升高，但是实际的电感，由于寄生电容的影响，这个寄生电容会与电感谐振，从而在某个频率处产生一个很高的阻抗。如下图所示。

在射频电路中，电感的作用包括：

(1) 隔交，就是阻止射频通路中的射频进入电源。而这时的电感，就希望工作频率位于其谐振频率附近，以获得高的电抗。

(2) 匹配。

参考文献：

【1】 Complete wireless design

【2】射频电路设计--理论与应用

编辑：黄飞