三大被动元器件背后的RF无源器件

来源:电子发烧友网发布时间:2023-06-051644浏览

电子发烧友网报道（文/李宁远）无源器件是微波射频器件中用量很大的一类分支，在微波技术中占有非常重要的地位。无源器件主要包括电阻、电容、电感、巴伦、转换器、渐变器、谐振器、混频器和开关等等。

RF无源器件——巴伦

巴伦，平衡－不平衡变换器，是一种可以使平衡传送线路和不平衡传送线路之间相互变换的器件，在手机、数据传输网络等现代通信系统中有着不少应用。

巴伦的种类丰富且多样，应用在实际电路中都是基于其能提供两路差分信号以及能够实现阻抗变换。巴伦最常见的应用是进行阻抗匹配，保证器件间最大功率传输，以及用于平衡及不平衡电路之间的接口。升压和降压、隔离直流通交流也可使用巴伦来实现。其实在平衡结构中，巴伦也能够起到共模抑制的作用。

在单端转差分的电路里，特别是模拟至数字端转化的时候，需要用到不平衡至平衡这种转换，这主要是为了增强电路的EMI特性。一直走单端抗干扰能力会差很多，不仅影响模拟至数字端的转化，也对会后级的数字电路产生干扰。

高频信号的这种转换，往往需要巴伦来实现，高频条件下巴伦的耦合特性很好，强于运算放大器，虽然不可避免地会有一定损耗，这也是无源器件固有的。运放在低频信号里应用得多一些，不过运放本身的电路会复杂很多。

LC巴伦使用多层陶瓷技术，性能会高很多，在智能手机NFC、可穿戴设备等领域发挥了不小的作用。绕线巴伦是另一种常见的巴伦器件，这种构造的巴伦是完全闭磁路构造，所以是一种能够提供广泛频率范围的广泛带域的变压器。

在RF系统中，有很多需要分配功率的地方，实现这一功能的元件称为功率分配元器件就是耦合器。从智能手机、手机等移动设备到车载用及基站用等无线装置到导航、Bluetooth连接、无线LAN等的高频产品以及模块都有很多耦合器应用的地方。

定向耦合器、双定向耦合器和混合耦合器是一种耦合器的分类方法。在无线设备中，设备间的通信所使用的频率是固定的。定向耦合器为了将功率放大器（PA）的输出增益维持和控制在一定水平，拥有对部分输出进行拾取，并对PA输入进行反馈的功能。

天线阻抗调谐功能则是双向耦合器很典型的应用，在天线设计面积减小同时又要求在广泛频带中具有优越天线辐射特性的发展趋势下，双向耦合器结合RF开关进行高精度阻抗值的检测是研究天线阻抗调谐功能的发展方向。

混合耦合器是一种四端口无源器件，原理类似于定向耦合器，能够将从任一端口馈入的功率，均等地分配到其他的两个端口，而不将功率传送到第四个端口。

RF开关是无线通信设备内的高频电路中用于信号路径切换的元件，主要用途是在无线通信，雷达，卫星通信和其他RF应用中完成高速和高准确度的开关操作。随着移动互联网技术的快速发展和5G通信的推广，RF开关市场规模也在逐步扩大。

RF开关的功能其实和DC或电源开关有些类似，但实际上它们内部设计和核心参数指标有很大的不同。RF开关需要平衡各种性能特征和权衡，如频率范围、插入损耗、功率等级、隔离需要和开关速度等等。

目前高端应用领域是RF开关拓展的主要驱动力，集中在卫星通信、雷达以及航空航天这些应用方向上。

电阻，电容，电感这三大无源器件自然不需要过多赘述，是任何硬件电路都离不开的基础被动元器件。在三大无源器件背后，其他的RF无源器件也各自发挥着重要的作用，都是射频电路中不可或缺的部分。

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