射頻電路中的被動元件
電阻器、電容器、天線…了解射頻系統中使用的被動元件。
射頻系統與其他類型的電路本質上並無不同。它們遵循相同的物理定律，因此，射頻設計中使用的基本元件也存在於數位電路和低頻類比電路中。
然而，射頻設計面臨一系列獨特的挑戰和目標，因此，在射頻環境下工作時，元件的特性和用途需要特別考慮。此外，一些積體電路的功能高度依賴射頻系統——它們不用於低頻電路，而且對於缺乏射頻設計經驗的人來說，可能難以理解。
我們通常將元件分為主動元件和被動元件，這種方法在射頻領域同樣適用。本文主要討論射頻電路中的被動元件，下一頁將介紹主動元件。
電容器
理想電容器對 1 Hz 訊號和 1 GHz 訊號的功能完全相同。但元件永遠不可能理想，電容器的非理想特性在高頻下可能非常顯著。
「C」對應於理想電容器，但它被眾多寄生元件所掩蓋。我們有極板間非無窮大的電阻（RD）、串聯電阻（RS）、串聯電感（LS）以及PCB焊盤與接地層之間的並聯電容（CP）（我們假設是表面貼裝元件；稍後會詳細介紹）。
處理高頻訊號時，最顯著的非理想因素是電感。我們預期電容器的阻抗會隨著頻率的增加而無限降低，但寄生電感的存在會導致阻抗在自諧振頻率下降，然後開始上升：
電阻器等
即使是電阻器，在高頻下也會造成問題，因為它們具有串聯電感、並聯電容以及與 PCB 焊盤相關的典型電容。
這就引出了一個重要問題：在高頻電路中，寄生元件無所不在。無論電阻元件多麼簡單或理想，它仍然需要封裝並焊接在印刷電路板上，而這必然會產生寄生效應。其他任何元件也是如此：只要經過封裝並焊接在電路板上，就會存在寄生元件。
晶體
射頻技術的本質在於操控高頻訊號以傳遞訊息，但在操控之前，我們需要先生成高頻訊號。與其他類型的電路一樣，晶體是產生穩定參考頻率的基本手段。
然而，在數位和混合訊號設計中，基於晶體的電路通常並不需要晶體所能提供的精度，因此在晶體選擇方面很容易疏忽大意。相較之下，射頻電路可能對頻率有嚴格的要求，這不僅需要初始頻率精度，還需要頻率穩定性。
普通晶體的振盪頻率對溫度變化非常敏感。由此產生的頻率不穩定性會為射頻系統帶來問題，尤其是在環境溫度變化較大的情況下。因此，系統可能需要使用溫度補償晶體振盪器（TCXO）。這些裝置內建電路，可以補償晶體的頻率變化：
天線
天線是一種被動元件，用於將射頻電訊號轉換為電磁輻射（EMR），反之亦然。我們利用其他元件和導體來盡量減少電磁輻射的影響，並利用天線來根據應用需求優化電磁輻射的產生或接收。
天線科學絕非易事。選擇或設計適用於特定應用的最佳天線需要考慮許多因素。 AAC 的兩篇文章（點擊此處和此處）對天線概念進行了精彩的介紹。
雖然更高的頻率會帶來各種設計挑戰，但隨著頻率的提高，系統的天線部分實際上會變得不那麼棘手，因為更高的頻率允許使用更短的天線。如今，常用的天線類型有兩種：一種是“晶片天線”，它像典型的表面貼裝元件一樣焊接在PCB上；另一種是PCB天線，它是透過在PCB佈局中整合專門設計的走線而製成的。
概括
有些元件僅在射頻應用中常見，而有些元件由於其不理想的高頻特性，必須更加謹慎地選擇和實施。
由於寄生電感和電容的存在，被動元件會表現出非理想的頻率響應。
射頻應用可能需要比數位電路中常用的晶體更精確和/或更穩定的晶體。
天線是關鍵組件，必須根據射頻系統的特性和要求進行選擇。
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發佈時間：2022年11月3日
