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在射頻和微波頻段使用的高功率阻值,大多數(shù)使用在功分器或則合路器產(chǎn)品中。為得到最好的性能,在功分器中使用的100歐姆隔離阻值,必須具有較小的等效電容,以易于增加對插入耗損的影響。另外,假如隔離內(nèi)阻使用在合路器中,這么其須要吸收每位輸入端口的輸入功率的一半。
分離內(nèi)阻經(jīng)常用于設(shè)計高功率衰減器。頻度低的時侯,這是可行的;但是在高頻時,分離內(nèi)阻的寄生參數(shù)會造成衰減器的特點比預計的要差。
高功率內(nèi)阻擁有不同的形狀和規(guī)格。應(yīng)用最普通的幾種分別為:表貼型內(nèi)阻,具有引線(有/無絕緣殼體)的內(nèi)阻,具有引線和絕緣殼體,并安裝在導電法蘭上的內(nèi)阻。各類高功率內(nèi)阻的外型如下:
高功率內(nèi)阻的尺寸參數(shù)
高功率內(nèi)阻的主要參數(shù)包括:內(nèi)阻值,最大功率容量(大多數(shù)是指在100度氣溫下的),功率-氣溫曲線和機械外型規(guī)格。另外,最大或則典型的等效電容值有些情況下也須要提供。
內(nèi)阻和最大功率這兩個參數(shù)通常是比較明晰的,而且對設(shè)計師來說也很有用。相對來說,等效電容這個參數(shù)就比較模糊。多數(shù)情況下,廠商并不會提供等效電容是在何種頻度下測得,以及采用哪種測試方式。
等效電容分好多種。并聯(lián)等效電容是指在內(nèi)阻膜和地平面之間的由射頻散射場所產(chǎn)生的電容(如圖2)。其它的等效電容諸如輸入和輸出過孔之間的,因為其對實際應(yīng)用的影響較小,非常是在低頻的時侯,通常不做重點考慮。
到目前為止,高功率內(nèi)阻在1MHz以上的等效電容的測試還沒有標準。根據(jù)MIL-STD202G的標準規(guī)定,等效電容的測試頻度建議為:60Hz,120Hz,1KHz,10KHz和1MHz。
有人提出:在1MHz測試得出的等效電容一定可以滿足MIL的標準,而且這個電容信息對希望其能工作在2.7GHz的設(shè)計師來說,一點用都沒有。同樣的情況也適用于工作頻度為GHz頻度范圍的基站產(chǎn)品。
測試方式和等效電容的提取
當高功率內(nèi)阻用于射頻和微波頻段時,具有損傳輸線的特點。圖3是一個內(nèi)阻的集總器件模型和其高頻等效電路模型。圖3中的并聯(lián)電容可以通過測試S參數(shù)的方法提取。但測試設(shè)備的類型、校準的技術(shù)、材料的介電常數(shù)就會影響測試結(jié)果。
為愈發(fā)形象的展示等效電容的提取過程,我們使用500W的帶引線的50歐姆內(nèi)阻制做了一個如圖4的樣本。圖3中的參考面的構(gòu)建是通過測試儀器的校正以及設(shè)置來實現(xiàn)的。
測試數(shù)據(jù)和建模數(shù)據(jù)
為了驗證參數(shù)的提取過程電容器串并聯(lián)的等效電容公式,我們使用構(gòu)建了一個EM內(nèi)阻模型。如圖5顯示,EM剖析得到的S參數(shù)和測試得到的S參數(shù)被一起標明在一張Smith原圖上。從圖中可以看出,在2.7GHz以下,測試的數(shù)據(jù)和建模的數(shù)據(jù)具有挺好的相關(guān)性。
等效電容的估算
為得到內(nèi)阻的并聯(lián)等效電容,我們須要用到b這個值,其任意頻度的值都可以直接從我們舉例的圖中得到。
舉例如下,從紅色的線(測試數(shù)據(jù))上查到:在2.3GHz電容器串并聯(lián)的等效電容公式,b=1.083。將其帶入下邊的公式可以得出等效電容的值為1.5pF。
假如我們根據(jù)綠色的線(建模數(shù)據(jù))得到b,之后重新估算在2.3GHz的等效電容,其為1.55pF。這兩個數(shù)據(jù)再度顯示了測試數(shù)據(jù)和建模數(shù)據(jù)之間的良好的相關(guān)性。
不僅單頻點的估算外,我們在圖6展示了并聯(lián)電容的掃頻測試結(jié)果。結(jié)果同樣顯示了兩種方式獲得的S參數(shù)具有高度的相關(guān)性。
高功率內(nèi)阻廣泛應(yīng)用于功率分配電路。因為射頻散射場在內(nèi)阻膜和地之間產(chǎn)生的并聯(lián)等效電容(并聯(lián)端到地)弄成了一個重要的設(shè)計參數(shù)。等效電容的典型值通常給出的都是在1MHz的頻度測得的。但是,在GHz的頻段,對設(shè)計來說,一個高頻的等效電容值會更有參考意義。
本文簡述了提取并聯(lián)等效電容的測試方式和過程。EM建模數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)的高相關(guān)性說明等效并聯(lián)內(nèi)阻可以通過測試S參數(shù)的方式來獲取。