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射频 - 组件与系统 - 导线

在射频(radio frequency, RF)电路中,阻容感这些基本元器件,表现出来并不是只有阻性、容性、感性单一特性。我们将从最基本的元器件开始分析。

射频电路中的导线可有多种形式。频频谱中导线的行为在很大程度上取决于导线的直径和长度。在 AWG(American Wire Gauge)规范中,规定了每种线规及对应的直径(AWG 值每相差 6,英制直径就相差一倍):

AWG 值直径(mil)
501
442
384
328
3616
2032
1464

趋肤效应

导体在低频下,电子的传输覆盖整个导体截面。随着频率增加,截面中心磁场的增强,会对电子的传输产生阻抗,将电子挤向边缘,使截面中心的电流密度低于边缘处,这就是 趋肤效应(也译为集肤效应)。趋肤效应在所有导体(包括阻容感的管脚)。

导体中电流密度下降到边缘的 1e(37%)\frac{1}{e} (37\%) 的深度,叫做 趋肤深度,这是与频率、导体磁导率、电导率相关的函数,因此不同的导体有不同的趋肤深度。

趋肤效应造成的影响是让导体的有效横截面减小,让交流阻抗变大。对于敷铜而言,趋肤深度在 60 Hz 时约为 0.85 cm,在 1 MHz 时约为 0.007 cm(即 63% 的 RF 电流在表面到距离表面 0.007cm 的宽度范围内流动)。

直线电感

任何载流介质都会产生磁场,如果介质中是交流电,那这个磁场也会交替变化,因此在导线上产生一个电压,它将阻止任何电流的变化,这种现象称为 自感,我们把有这种性质的称为电感。直线电感虽然微不足道,但在高频下就需要注意了。

直线电感的大小取决于长度与直径,计算公式如下:

L=0.002l[2.3log(4ld)0.75]uHL=0.002l[2.3\log(\frac{4l}{d})-0.75] uH

其中,电感大小 LL 的单位是 uHuH,导体长度 ll 和直径 dd 的单位为 cmcm

电感是 RF 设计中不可忽视的因素,所有电感和 RF 电路(包括连接线、管脚等等)都会表现出感性。

参考与致谢

  • 《RF-Circuit-Design(second-edition)_Chris-Bowick》

文章作者:Power Lin
原文地址:https://wiki-power.com
版权声明:文章采用 CC BY-NC-SA 4.0 协议,转载请注明出处。