【设计秘笈】智能手机高频电路设计中的电感匹配

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。

电感的Q值与高频电路的损耗

匹配电路中使用的电感器的Q值的大小,对高频电路的损耗也会产生影响。
为了确认此事,我们采用了村田的SAW滤波器 (通频带800MHz频段) 和RF电感,在匹配电路中换装Q值不同的RF电感,测量和比较了SAW滤波器的插入损耗。

图1表示电路图。此次的电路,虽说是匹配电路,但是只有一个RF电感器。

图1: SAW滤波器与匹配电路

图1: SAW滤波器与匹配电路


图2表示此次进行了换装的RF电感的Q值的频率特性,表1表示结构、尺寸、Q值 (800MHz时的Typ.值)

图2: RF电感的Q值比较 (均为7.5nH)

图2: RF电感的Q值比较 (均为7.5nH)

表1 RF电感的比较

表1 RF电感的比较

※图2的图表是采用村田提供的设计辅助工具SimSurfing表示的。

换装匹配电路的RF电感时的SAW滤波器的整体特性见图3,通频带特性见图4。

图3: SAW滤波器的整体特性

图3: SAW滤波器的整体特性 

图4: SAW滤波器的通频带特性

图4: SAW滤波器的通频带特性

从图4的通频带特性来看,可以确认SAW滤波器的插入损耗因所使用的RF电感而异。高频电路的这种水平的损耗越来越重要。

从此次的实验结果可知,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。

请注意,使用的高频元件 (此次为SAW滤波器) 、匹配电路、频段等不同,损耗也将各异。

电感的偏差与对匹配电路的影响

另外,实际的电感器的阻抗值为1.0nH、1.1nH、1.2nH之类的不连续值。进行匹配时,有时必须采用细致的常数步骤进行微调。同时,阻抗值的偏差 (标准离差) 会变成匹配的标准离差,为了满足必要特性,有时需要偏差小的电感器。村田的电感器当中,薄膜型LQP系列最符合细致的常数步骤和偏差小的要求。

根据以上情况,有必要对SAW滤波器的整合回路RF电感的Q特性、偏差值、尺寸、成本等方面,进行比较讨论之后做出选择。在贴装空间有剩余的情况下,Q值偏高的卷线电感LQW15/LQW04为最佳选择。此外,贴装空间有所限制的情况下,小尺寸0603、拥有较高Q值的LQP03HQ/LQP03TN_02为最佳选择。

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