射频电路中的无源元件
电阻器、电容器、天线……了解射频系统中使用的无源元件。
射频系统与其他类型的电路并无本质区别。它们遵循相同的物理定律，因此射频设计中使用的基本元件也存在于数字电路和低频模拟电路中。
然而，射频设计涉及一系列独特的挑战和目标，因此，在射频环境下工作时，需要特别考虑元器件的特性和用途。此外，某些集成电路执行的功能高度特定于射频系统——它们不用于低频电路，对射频设计技术经验不足的人员可能无法很好地理解。
我们通常将元件分为有源元件和无源元件，这种方法在射频领域同样适用。本文主要讨论与射频电路相关的无源元件，下一页将介绍有源元件。
电容器
理想电容器对 1 Hz 信号和 1 GHz 信号提供完全相同的功能。但元件永远不会是理想的，而且电容器的非理想性在高频下可能非常显著。
“C” 对应于埋藏在众多寄生元件中的理想电容。极板间存在非无限大电阻 (RD)、串联电阻 (RS)、串联电感 (LS)，PCB 焊盘与接地层之间也存在并联电容 (CP)（我们假设为表面贴装元件；稍后会详细介绍）。
处理高频信号时，最显著的非理想因素是电感。我们预期电容器的阻抗会随着频率的增加而不断减小，但寄生电感的存在会导致阻抗在自谐振频率处下降，然后开始增加：
电阻器等
即使是电阻器在高频下也会出现问题，因为它们具有串联电感、并联电容以及与 PCB 焊盘相关的典型电容。
这就引出了一个重要的问题：在高频电路中，寄生电路元件无处不在。无论电阻元件多么简单或理想，它仍然需要封装并焊接到PCB上，这就会造成寄生效应。这同样适用于任何其他元件：如果它被封装并焊接到电路板上，就会存在寄生元件。
水晶
射频的本质是操纵高频信号，使其传递信息，但在操纵之前，我们需要先产生信号。与其他类型的电路一样，晶体是产生稳定频率参考的基本手段。
然而，在数字和混合信号设计中，基于晶体的电路通常并不需要晶体所能提供的精度，因此在晶体选择方面很容易变得粗心大意。相比之下，射频电路可能对频率有严格的要求，这不仅需要初始频率精度，还需要频率稳定性。
普通晶体的振荡频率对温度变化敏感。由此产生的频率不稳定性会给射频系统带来问题，尤其是那些暴露在环境温度变化较大的系统中。因此，系统可能需要 TCXO（即温度补偿晶体振荡器）。这些器件内置有补偿晶体频率变化的电路：
天线
天线是一种无源元件，用于将射频电信号转换为电磁辐射 (EMR)，或将电磁辐射转换为射频电信号。对于其他元件和导体，我们力求最大限度地降低 EMR 的影响；对于天线，我们则力求根据应用需求优化 EMR 的产生或接收。
天线科学绝非易事。各种因素都会影响选择或设计适合特定应用的最佳天线的过程。AAC 有两篇文章（点击此处和此处）对天线概念进行了精彩的介绍。
更高的频率伴随着各种设计挑战，尽管随着频率的提高，系统的天线部分实际上会变得不那么棘手，因为更高的频率允许使用更短的天线。如今，通常使用“芯片天线”（像典型的表面贴装元件一样焊接到PCB上）或PCB天线（通过在PCB布局中加入专门设计的走线而制成）。
概括
有些组件仅在射频应用中常见，而其他组件则由于其非理想的高频行为而必须更谨慎地选择和实施。
由于寄生电感和电容，无源元件表现出不理想的频率响应。
射频应用可能需要比数字电路中常用的晶体更精确和/或更稳定的晶体。
天线是必须根据射频系统的特性和要求进行选择的关键组件。
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发布时间：2022年11月3日
