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並無本質差異。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，射頻設計涉及一系列獨特的挑戰和目標，因此，在射頻環境下工作時，需要特別考慮元件的特性和用途。此外，某些積體電路執行的功能高度特定於射頻系統——它們不用於低頻電路，對射頻設計技術經驗不足的人員可能無法很好地理解。
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。本文主要討論與射頻電路相關的被動元件，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 訊號提供完全相同的功能。但元件永遠不會是理想的，而且電容器的非理想性在高頻下可能非常顯著。
「C」 對應於埋藏在眾多寄生元件中的理想電容。極板間存在非無限大電阻 (RD)、串聯電阻 (RS)、串聯電感 (LS)，PCB 焊盤與接地層之間也存在並聯電容 (CP)（我們假設為表面貼裝元件；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不斷減小，但寄生電感的存在會導致阻抗在自諧振頻率下降，然後開始增加：
電阻器等
即使是電阻器在高頻下也會出現問題，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的問題：在高頻電路中，寄生電路元件無所不在。無論電阻元件多麼簡單或理想，它仍然需要封裝並焊接到PCB上，這就會造成寄生效應。這同樣適用於任何其他元件：如果它被封裝並焊接到電路板上，就會存在寄生元件。
水晶
射頻的本質是操縱高頻訊號，使其傳遞訊息，但在操縱之前，我們需要先產生訊號。與其他類型的電路一樣，晶體是產生穩定頻率參考的基本手段。
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變得粗心。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，尤其是那些暴露在環境溫度變化較大的系統中。因此，系統可能需要 TCXO（即溫度補償晶體振盪器）。這些裝置內建有補償晶體頻率變化的電路：
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)，或將電磁輻射轉換為射頻電訊號。對於其他元件和導體，我們力求最大限度地降低 EMR 的影響；對於天線，我們則力求根據應用需求優化 EMR 的產生或接收。
天線科學絕非易事。各種因素都會影響選擇或設計適合特定應用的最佳天線的過程。 AAC 有兩篇文章（點擊此處和此處）對天線概念進行了精彩的介紹。
更高的頻率伴隨著各種設計挑戰，儘管隨著頻率的提高，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，通常使用「晶片天線」（像典型的表面貼裝元件一樣焊接到PCB上）或PCB天線（透過在PCB佈局中加入專門設計的走線而製成）。
概括
有些組件僅在射頻應用中常見，而其他組件則由於其非理想的高頻行為而必須更謹慎地選擇和實施。
由於寄生電感和電容，被動元件表現出不理想的頻率響應。
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。
天線是必須根據射頻系統的特性和要求進行選擇的關鍵組件。
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發佈時間：2022年11月3日
