高频电感主要应用于手机、无线路由器等产品的射频电路中,从100MHz到6GHz都有应用。
高频电感在射频电路中主要有以下几种作用:
匹配(Matching):与电容一起组成匹配网络,消除器件与传输线之间的阻抗失配,减小反射和损耗;
滤波(Filter):与电容一起组成LC滤波器,滤出一些不想要的频率成分,防止干扰器件工作;
隔离交流(Choke):在PA等有源射频电路中,将射频信号与直流偏置和直流电源隔离;
谐振(Resonance):与电容一起构成LC振荡电路,作为VCO的振荡源;
巴仑(Balun):即平衡不平衡转换,与电容一起构成LC巴仑,实现单端射频信号与差分信号之间的转换。
高频电感三种结构,下面介绍下他们的特点:
多层型
多层型通过烧结,形成一个整体结构,或叫独石型(Monolithic)
多层片状电感的,相比于其他两种就是Q值最低,最大的优势就是成本低,性价比高,适合于大多数没有特殊要求的应用。当然随着工艺技术的提升,现在也有高Q值系列的多层片状电感。
绕线型
现在的工艺水平已经越来越高。
绕线型工艺,其导线可以做到比多层和薄膜结构粗,因此可以获得极低的直流电阻。也意味着极高的Q值,同时可以支持较大的电流。将无磁性的陶瓷芯换成铁氧体磁芯,可以得到较高的感值,可以应用与中频。
薄膜型
采用光刻工艺,工艺精度极高,因此电感值可以做到很小,尺寸也可以做到很小,精度高,感值稳定,Q值较高。
选择高频电感时,除了需要确定电感值、额定电流、工作温度、封装尺寸外,还要关注自谐振频率、Q值、电感值容差、电感值频率稳定性。
电感值通常需要根据仿真、实际调试或者参考设计来确定。大多数情况,多层片状高频电感已能满足要求,一些特殊场合可能需要关注:
电感值较大,自谐振频率较低,需要注意工作频率应远低于自谐振频率。
大功率射频设备,PA偏置电流较大,需要选择绕线型以满足电流要求;同时大功率设备温升较高,需要考虑工作温度;
对于一些宽带设备,需要电感值在带宽内稳定,那么应选择薄膜电感;
对于高精度的VCO电路中,作为LC谐振源,只有薄膜电感能提高0.05nH的容差;
像手机、穿戴式设备,尺寸可能是最关键的因素,薄膜电感可能是比较好的选择。