微波技術 - CAD中高頻電路的分析

CAD中高頻電路的分析

PCB製造商：當工作頻率較高（約2GHz）時，訊號波長可以逐漸與設備尺寸進行比較。 片式電感器的阻抗呈現出明顯的分佈特徵，即在不同的參攷位置存在不同的阻抗。 在高頻條件下，器件的電路響應可以隨其尺寸和空間結構而變化。 傳統的阻抗量測參數不再能够準確地反映實際電路的響應特性。 以某型號手機的射頻功率放大器電路為例。 用於阻抗匹配的兩個高頻電感器（工作頻率1.9GHz）使用光刻膜電感器。 如果使用相同的規格和精度，Q值會明顯更高。 更換了疊片電感器（測量儀器HP-4291B），但結果是電路的傳輸增益下降了近10%。 這表明電路的匹配狀態有所下降。 低頻分析方法顯然無法準確解釋高頻應用問題。 僅關注具有L（）和Q（）的晶片電感器的高頻分析是不合適的，至少還不够。

電磁場理論在工程中經常被用來分析具有分佈特性的高頻應用問題。 通常，在用阻抗分析儀（HP-4291B）量測晶片電感器時，通過夾具補償和儀器校準，可以將測量精度提高到0.1nH左右，這在理論上足以確保電路設計的精度要求。 然而，不可忽視的問題是，此時的量測結果只反映了匹配狀態下電感器件端子電極介面之間的參數效能（量測夾具被設計為精確匹配）， 以及電感器件內部電磁分佈和外部電磁環境的要求，但未能反映出來。 由於內部電極結構的不同，相同測試參數的電感可能具有完全不同的電磁分佈狀態。 在高頻條件下，晶片電感器的實際電路應用環境（近似匹配、密集安裝、PCB分佈影響）和測試環境往往存在差异。存在差异，很容易產生各種複雜的近場反射和實際響應參數（L、Q）的微小變化。 對於射頻電路中的低電感電感，這種影響是不可忽視的。 我們將這種影響力稱為“分佈式影響力”。

在高頻電路（包括高速數位電路）的設計中，電路效能、器件選擇和電磁相容性等考慮通常基於網絡散射分析（S參數）、信號完整性分析、電磁模擬分析、電路模擬分析等。 綜合考慮實際電路系統性能的方法。 針對晶片電感器件的“分佈式影響”問題，一種可行的解決方案是對電感器件進行結構電磁模擬，準確選取相應的SPICE電路模型參數，作為電路設計的依據，從而有效降低電感。誤差對高頻設計應用的影響。 國外（日本）主要元器件公司晶片電感產品的技術參數大多包括S參數，通常可以用於精確的高頻應用分析。

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