电感在射频上的应用注意

电感电感•电感器(Inductor)是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感器的结构类似于变压器，但只有一个绕组。电感器具有一定的电感，它只阻碍电流的变化。如果电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时它将试图阻碍电流流过它；如果电感器在有电流通过的状态下，电路断开时它将试图维持电流不变。电感器又称扼流器、电抗器、动态电抗器。•对高频电路而言，电路之间的电感匹配很重要。电感匹配是指在信号的传输线路上，让发送端电路的输出阻抗与接收端电路的输入阻抗一致，匹配后，可以最大限度地把发送端的电力传送到接收端。•匹配电路使用电容器和电感器，但是实际的电容器和电感器与理想的元件不同，有损耗。表示该损耗的有Q值。Q值越大，表示电容器和电感器的损耗就越小。•◆绕线结构的特点所谓绕线构造，是在氧化铝芯上将铜线绕成螺旋状。与积层、薄膜方式相比，绕线结构能够用粗线绕制线圈，具备下列特点。1)能够实现低直流阻抗2)Q(Qualityfactor)非常高3)能够对应大电流利用该特点，可以在Q值要求较高的天线、PA电路中用于耦合及IF回路的共振。◆积层结构的特点所谓积层结构，是将陶瓷材料及线圈导体层压成一体的单片结构。与绕线结构相比，能够实现小型化、低成本化。虽然Q值比绕线结构要低，但L值偏差、额定电流、大小、价格等整体的平衡性较好，用途也较为广泛。适用于移动通信设备的RF电路的耦合、扼流以及共振等各类用途。◆薄膜结构的特点薄膜结构也是采用积层构造，在制作线圈上采用村田独自的微细加工技术，是一种实现了高精度陶瓷材料的贴片电感器。线圈的制作精度非常高，具有如下特点。1）即便是0603规格的小型贴片电感，也能够实现高性能的电气特性2）能够实现稳定电感值及细小电感值的阶跃响应3）高Q、高SRF因此，该电感符合移动通信设备的小型、轻量化趋势，适用于需要偏差较小及较高Q值的RF电路的耦合及共振。薄膜型LQP_T系列产品/多层型LQG系列产品/一部分绕线型LQH产品中附有上述标记。若电感的构造不完全对称，则封装方向上将产生特性差异。因此，为使产品在使用过程中充分发挥其应有的特性，产品上往往标有标记，以表明其方向性。•RF电感的Q值越大(损耗越小)，SAW滤波器的插入损耗就越小。也就是说，电感器损耗的大小就是包括匹配电路在内的SAW滤波器损耗的大小。•滤波器中的元件越多，频率特性的斜率就越大。元件较少的滤波器的频率特性范围较窄（斜率较小），衰减频率及通过频率的选择度较低，有可能导致部分信号衰减或者噪声没有彻底去除。另一方面，元件较多的滤波器的频率特性范围较宽（斜率较大），频率的选择度较高，信号可以在几乎不衰减的状态下去除噪声。•由于线圈间会有寄生电容，与其电感产生并联谐振，因此会有SRF，而SRF与EPC有关，因此EPC越小越好，即可确保电感性的频率范围越广。而SRF需至少为DC-DCConverter切换频率的十倍，例如若切换频率为1.2MHz，则SRF至少需12MHZ。因此Layout时，其功率电感下方要挖空，不要有金属，避免产生额外的EPC，导致电感性的频率范围缩减•通过PA电源线传导的噪声使PA电源抖动，因此该噪声出现在PA输出中，影响射频信号。通过电源线传导的噪声(F1)，因为PA的2次失真特性，在载波的两侧(F2-F1和F2+F1)出现杂散发射。由于DC-DCConverter，会有切换噪声，若流入PA电源端，则可能会在PA内部，与主频产生IMD(InterModulation)，而因为切换噪声的频率，会离主频很远，即f1远小于f2，因此其二阶的IMD，即IMD2，会紧邻在主频两旁，导致调制与开关频谱劣化，假设切换频率为1.2MHz，则主频两旁正负1.2MHz的调制与开关频谱会因此变差。而由上图可知，以电感阻隔切换噪声后，其主频两旁的IMD2明显变小，进而导致其调制与开关频谱有所改善对地电感，也常用于Duplexer，由于Duplexer的封装结构特性，会使其成电容性，因此在WCDMA的电路中，常看到Duplexer输出端，会摆放一颗对地电感，来抵消其封装所造成的电容性，以加强其S11的收敛度，亦即Duplexer的输出端，看出去需为一个电感性负载。若收发器线性度不佳，则输出会有直流成份，称之为DCOffset，若流入PA，会导致PA线性度下降，进而使发射端的性能皆有所劣化。因此若PA输入端未内建DC-Block，则会在PA输入端，串联电容来隔绝DCOffset。不只PA要注意线性度，其ASM(AntennaSwitchModule)也要注意线性度，若PA线性度不佳，一样会产生DCOffset，若流入ASM，同样也会使ASM线性度下降，进而使发射端的性能皆有所劣化，因此若ASM输入端未内建DC-Block，则会在ASM输入端，串联电容来隔绝DCOffset。虽然DC-Block使DCOffset减少许多，但可能会使其波形产生脉冲瞬时响应，而导致谐波变大，因此需加以抑制。，1.5pF的DC-Block，会导致三阶的谐波变大，因此需再串联22nH的电感，构成串联谐振，来抑制GSM850的三阶谐波(2509.8MHz)，以及EGSM900的三阶谐波(2707.2MHz)。而收发器电源的高频噪声，对于GSM的TxnoiseinRXBand，也会有所影响，下图黄色曲线，是原本的测试值，其Fail的频率点，超过50个，而将上图黄圈处的零件，皆更改为合适值的电感后，不仅NoiseFloor明显下降，且中间Spur亦大幅降低，如粉红曲线，而Fail的频率点，也改善至5个之内谢谢！！！