三大被動元器件背后的RF無源器件
電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）無源器件是微波射頻器件中用量很大的一類分支，在微波技術(shù)中占有非常重要的地位。無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、混頻器和開關(guān)等等。
RF無源器件——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、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。
巴倫的種類豐富且多樣，應(yīng)用在實際電路中都是基于其能提供兩路差分信號以及能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗變換。巴倫最常見的應(yīng)用是進行阻抗匹配，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實現(xiàn)。其實在平衡結(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)化的時候，需要用到不平衡至平衡這種轉(zhuǎn)換，這主要是為了增強電路的EMI特性。一直走單端抗干擾能力會差很多，不僅影響模擬至數(shù)字端的轉(zhuǎn)化，也對會后級的數(shù)字電路產(chǎn)生干擾。
高頻信號的這種轉(zhuǎn)換，往往需要巴倫來實現(xiàn)，高頻條件下巴倫的耦合特性很好，強于運算放大器，雖然不可避免地會有一定損耗，這也是無源器件固有的。運放在低頻信號里應(yīng)用得多一些，不過運放本身的電路會復(fù)雜很多。
LC巴倫使用多層陶瓷技術(shù)，性能會高很多，在智能手機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，實現(xiàn)這一功能的元件稱為功率分配元器件就是耦合器。從智能手機、手機等移動設(shè)備到車載用及基站用等無線裝置到導(dǎo)航、Bluetooth連接、無線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方法。在無線設(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，擁有對部分輸出進行拾取，并對PA輸入進行反饋的功能。
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)計面積減小同時又要求在廣泛頻帶中具有優(yōu)越天線輻射特性的發(fā)展趨勢下，雙向耦合器結(jié)合RF開關(guān)進行高精度阻抗值的檢測是研究天線阻抗調(diào)諧功能的發(fā)展方向。
混合耦合器是一種四端口無源器件，原理類似于定向耦合器，能夠?qū)娜我欢丝陴伻氲墓β?，均等地分配到其他的兩個端口，而不將功率傳送到第四個端口。
RF無源器件——RF開關(guān)
RF開關(guān)是無線通信設(shè)備內(nèi)的高頻電路中用于信號路徑切換的元件，主要用途是在無線通信，雷達，衛(wèi)星通信和其他RF應(yīng)用中完成高速和高準確度的開關(guān)操作。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和5G通信的推廣，RF開關(guān)市場規(guī)模也在逐步擴大。
RF開關(guān)的功能其實和DC或電源開關(guān)有些類似，但實際上它們內(nèi)部設(shè)計和核心參數(shù)指標有很大的不同。RF開關(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、隔離需要和開關(guān)速度等等。
目前高端應(yīng)用領(lǐng)域是RF開關(guān)拓展的主要驅(qū)動力，集中在衛(wèi)星通信、雷達以及航空航天這些應(yīng)用方向上。
小結(jié)
電阻，電容，電感這三大無源器件自然不需要過多贅述，是任何硬件電路都離不開的基礎(chǔ)被動元器件。在三大無源器件背后，其他的RF無源器件也各自發(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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