對高頻電路而言,電路之間的電感匹配很重要。電感匹配是指在信號的傳輸線路上,讓發送端電路的輸出阻抗與接收端電路的輸入阻抗一致,匹配后,可以最大限度地把發送端的電力傳送到接收端。
匹配電路使用電容器和電感器,但是實際的電容器和電感器與理想的元件不同,有損耗。表示該損耗的有Q值。Q值越大,表示電容器和電感器的損耗就越小。
電感的Q值與高頻電路的損耗
匹配電路中使用的電感器的Q值的大小,對高頻電路的損耗也會產生影響。
為了確認此事,我們采用了村田的SAW濾波器(通頻帶800MHz頻段) 和RF電感,在匹配電路中換裝Q值不同的RF電感,測量和比較了SAW濾波器的插入損耗。
圖1表示電路圖。此次的電路,雖說是匹配電路,但是只有一個RF電感器。
圖1、SAW濾波器與匹配電路
圖2表示此次進行了換裝的RF電感的Q值的頻率特性,表1表示結構、尺寸、Q值(800MHz時的Typ.值)
圖2、RF電感的Q值比較(均為7.5nH)
表1、RF電感的比較
※圖2的圖表是采用村田提供的設計輔助工具SimSurfing表示的。
換裝匹配電路的RF電感時的SAW濾波器的整體特性見圖3,通頻帶特性見圖4。
圖3、SAW濾波器的整體特性
圖4、SAW濾波器的通頻帶特性
從圖4的通頻帶特性來看,可以確認SAW濾波器的插入損耗因所使用的RF電感而異。高頻電路的這種水平的損耗越來越重要。
從此次的實驗結果可知,RF電感的Q值越大(損耗越小) ,SAW濾波器的插入損耗就越小。也就是說,電感器損耗的大小就是包括匹配電路在內的SAW濾波器損耗的大小。
請注意,使用的高頻元件(此次為SAW濾波器) 、匹配電路、頻段等不同,損耗也將各異。
電感的偏差與對匹配電路的影響
另外,實際的電感器的阻抗值為1.0nH、1.1nH、1.2nH之類的不連續值。進行匹配時,有時必須采用細致的常數步驟進行微調。同時,阻抗值的偏差(標準離差) 會變成匹配的標準離差,為了滿足必要特性,有時需要偏差小的電感器。村田的電感器當中,薄膜型LQP系列最符合細致的常數步驟和偏差小的要求。
根據以上情況,有必要對SAW濾波器的整合回路RF電感的Q特性、偏差值、尺寸、成本等方面,進行比較討論之后做出選擇。在貼裝空間有剩余的情況下,Q值偏高的卷線電感LQW15/LQW04為最佳選擇。此外,貼裝空間有所限制的情況下,小尺寸0603、擁有較高Q值的LQP03HQ/LQP03TN_02為最佳選擇。