三大被動(dòng)元器件背后的RF無(wú)源器件
電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）無(wú)源器件是微波射頻器件中用量很大的一類(lèi)分支，在微波技術(shù)中占有非常重要的地位。無(wú)源器件主要包括電阻、電容、電感、巴倫、轉(zhuǎn)換器、漸變器、諧振器、混頻器和開(kāi)關(guān)等等。
RF無(wú)源器件——巴倫
巴倫，平衡－不平衡變換器，是一種可以使平衡傳送線路和不平衡傳送線路之間相互變換的器件，在手機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代通信系統(tǒng)中有著不少應(yīng)用。
巴倫的種類(lèi)豐富且多樣，應(yīng)用在實(shí)際電路中都是基于其能提供兩路差分信號(hào)以及能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗變換。巴倫最常見(jiàn)的應(yīng)用是進(jìn)行阻抗匹配，保證器件間最大功率傳輸，以及用于平衡及不平衡電路之間的接口。升壓和降壓、隔離直流通交流也可使用巴倫來(lái)實(shí)現(xiàn)。其實(shí)在平衡結(jié)構(gòu)中，巴倫也能夠起到共模抑制的作用。
在單端轉(zhuǎn)差分的電路里，特別是模擬至數(shù)字端轉(zhuǎn)化的時(shí)候，需要用到不平衡至平衡這種轉(zhuǎn)換，這主要是為了增強(qiáng)電路的EMI特性。一直走單端抗干擾能力會(huì)差很多，不僅影響模擬至數(shù)字端的轉(zhuǎn)化，也對(duì)會(huì)后級(jí)的數(shù)字電路產(chǎn)生干擾。
高頻信號(hào)的這種轉(zhuǎn)換，往往需要巴倫來(lái)實(shí)現(xiàn)，高頻條件下巴倫的耦合特性很好，強(qiáng)于運(yùn)算放大器，雖然不可避免地會(huì)有一定損耗，這也是無(wú)源器件固有的。運(yùn)放在低頻信號(hào)里應(yīng)用得多一些，不過(guò)運(yùn)放本身的電路會(huì)復(fù)雜很多。
LC巴倫使用多層陶瓷技術(shù)，性能會(huì)高很多，在智能手機(jī)NFC、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)揮了不小的作用。繞線巴倫是另一種常見(jiàn)的巴倫器件，這種構(gòu)造的巴倫是完全閉磁路構(gòu)造，所以是一種能夠提供廣泛頻率范圍的廣泛帶域的變壓器。
RF無(wú)源器件——耦合器
在RF系統(tǒng)中，有很多需要分配功率的地方，實(shí)現(xiàn)這一功能的元件稱(chēng)為功率分配元器件就是耦合器。從智能手機(jī)、手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備到車(chē)載用及基站用等無(wú)線裝置到導(dǎo)航、Bluetooth連接、無(wú)線LAN等的高頻產(chǎn)品以及模塊都有很多耦合器應(yīng)用的地方。
定向耦合器、雙定向耦合器和混合耦合器是一種耦合器的分類(lèi)方法。在無(wú)線設(shè)備中，設(shè)備間的通信所使用的頻率是固定的。定向耦合器為了將功率放大器（PA）的輸出增益維持和控制在一定水平，擁有對(duì)部分輸出進(jìn)行拾取，并對(duì)PA輸入進(jìn)行反饋的功能。
天線阻抗調(diào)諧功能則是雙向耦合器很典型的應(yīng)用，在天線設(shè)計(jì)面積減小同時(shí)又要求在廣泛頻帶中具有優(yōu)越天線輻射特性的發(fā)展趨勢(shì)下，雙向耦合器結(jié)合RF開(kāi)關(guān)進(jìn)行高精度阻抗值的檢測(cè)是研究天線阻抗調(diào)諧功能的發(fā)展方向。
混合耦合器是一種四端口無(wú)源器件，原理類(lèi)似于定向耦合器，能夠?qū)娜我欢丝陴伻氲墓β?，均等地分配到其他的兩個(gè)端口，而不將功率傳送到第四個(gè)端口。
RF無(wú)源器件——RF開(kāi)關(guān)
RF開(kāi)關(guān)是無(wú)線通信設(shè)備內(nèi)的高頻電路中用于信號(hào)路徑切換的元件，主要用途是在無(wú)線通信，雷達(dá)，衛(wèi)星通信和其他RF應(yīng)用中完成高速和高準(zhǔn)確度的開(kāi)關(guān)操作。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和5G通信的推廣，RF開(kāi)關(guān)市場(chǎng)規(guī)模也在逐步擴(kuò)大。
RF開(kāi)關(guān)的功能其實(shí)和DC或電源開(kāi)關(guān)有些類(lèi)似，但實(shí)際上它們內(nèi)部設(shè)計(jì)和核心參數(shù)指標(biāo)有很大的不同。RF開(kāi)關(guān)需要平衡各種性能特征和權(quán)衡，如頻率范圍、插入損耗、功率等級(jí)、隔離需要和開(kāi)關(guān)速度等等。
目前高端應(yīng)用領(lǐng)域是RF開(kāi)關(guān)拓展的主要驅(qū)動(dòng)力，集中在衛(wèi)星通信、雷達(dá)以及航空航天這些應(yīng)用方向上。
小結(jié)
電阻，電容，電感這三大無(wú)源器件自然不需要過(guò)多贅述，是任何硬件電路都離不開(kāi)的基礎(chǔ)被動(dòng)元器件。在三大無(wú)源器件背后，其他的RF無(wú)源器件也各自發(fā)揮著重要的作用，都是射頻電路中不可或缺的部分。
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