原创 非同类可代替器件3——微带线代替LC

2020-4-20 15:34 2748 51 10 分类: 模拟 文集: 高频电路
微带线,对于做微博和射频的同仁是最熟悉不过的。这里也就不介绍原理性的知识,毕竟很多专业书籍和教材已经讲解很多。还是我写东西的一贯特点,举例子。
用微带线的分布参数代替集总参数的LC可以说是射频电路里最常见的一种方式。毕竟有类似ADS这种微波电路仿真软件,什么事情都会变得很简单。而且现在PCB的加工精度也很高,对于电容电感这种在低频段精度都很低的器件来说,能用一段导线、GND、基板(虽然这种描述不是那么严谨)来代替LC,想想都是很划算的。当然Q值不高也是微带线的缺点,鱼和熊掌不可兼得,要什么自行车啊。
陷波器,又称带阻滤波器,就是把一段频率信号滤除掉不让它通过。一般会用LC串联接地的方式来实现。如图

这里说明一下,用1nH和1.3pF电容组成一个4.4GHz的陷波器(为什么是这个频率,后面会说明),具体计算大家可以随便找个网页工具,不再说明。图中R1和R4为0欧,这是因为Multisim(支持正版,盗版必究)的网络分析仪内部集成了50欧电阻,加两个0欧电阻就是为了方便看S11和S21等S参数,要不然P1和P2都接到一起去了,也看不清电路结构。在图中可以看到在4GHz和5GHz之间的S21为-32dB的最低点(注意这个值)。

下面就用微带线来代替L1和C1。那用什么微带线呢,这里用Multisim的自带的MicroStrip来仿真。当然最理想的是用ADS或者HFSS来仿真。但这里只是为了说明,并不是为教学,也为了省点时间,毕竟还有本职工作,不停的加班是吧。等有时间了再跟大家聊聊射频仿真的软件。

在射频电路里,利用微带线的分布参数,用一段开路的1/4波长的微带线可以代替陷波器。如图

在3GHz左右的地方,Smith图上可以看到这段微带线是与50欧匹配的。注意电路图的微带线是开路的,没有接地,这一定要注意。仿真的效果如图

图中4GHz与5GHz中间地方有-20dB(也注意这个值)的衰减,缩小比例看,谐振点也差不多在4.4GHz,与上面LC组成的谐振电路大体是一样的。只不过由于微带线的Q值不如理想情况下的LC,导致衰减差了一些,但对于实际应用这-20dB已经是很理想了,毕竟实际的LC在射频电路里,自身的谐振比导线可复杂的多。那怕是村田、TDK这种大厂家的电容电感也只有500MHz的曲线,其他的频率,你们自己看着办吧。

看着图中还有两处谐振点(其实还有更多),那是因为对于1/4波长来说,3/4波长,5/4波长也对应不同频率产生谐振。这也是微带线的特点之一,它很不专一,渣男。

如果仔细计算,按照4.4GHz对应的1/4波长应该是1.67mm。从它的模型参数来看,该段微带线长2mm。这是因为模型里还有些L和C的参数,都会对仿真产生影响。再就是该波形其实也不完整,这就是为什么开篇要做S11的匹配实验。具体参数大家可以用ADS或者Si9000这些专业的微带线参数设置软件。这些就不仔细讨论了。毕竟在实际做PCB的时候,可以留出一段长度,不行了再割呗。对于射频工程师来说,刻刀和割线应该是最常用的工具,跟美工从业者似的。如果说你是做射频的还没有刻刀,不专业。

1/4波长的微带线是个神奇的东西,在射频电路里很常见,作为阻抗匹配的最佳拍档,哪都有它。多说一句,如果该电路将微带线接地,则成为在4.4GHz的一个带通电路。

接触射频电路是在一个难忘的清明节,老总问我是否想学天线,我就满口答应,后来就不能自拔。虽然天线跟射频还是有很多区别,但我想说那就是个引子,带我进入一个另外的世界。后来慢慢的学有限元仿真,各种射频电路仿真,到后来实际做天线和射频电路,到实际测试割线再测试,搭建测试环境等。一路辛苦的走来收益颇多。最开始为了仿真一个小小的微带天线,在实验室三天两夜没出屋,用三台电脑仿真了一个0dB增益的天线。现在看看结果是真可笑,完全拿不出手,但当时出来结果的瞬间,我感觉我打通了任督二脉,总算明白是怎么回事了。量变终究会带来质变,就看你量的多少,再就是需要一定时间内能完成多少量。

作者: 小六子, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-1589624.html

版权声明:本文为博主原创,未经本人允许,禁止转载!

文章评论3条评论)

登录后参与讨论

忆轻狂 2020-5-6 23:09

以前接触蓝牙芯片的时候,规格书上就给出两种天线,一个是陶瓷天线,一个是微带线

小六子 2020-4-24 08:20

dmm8: 搞射频的都是牛人!
每个技术做精了都很牛,我这太肤浅

dmm8 2020-4-22 09:51

搞射频的都是牛人!
相关推荐阅读
小六子 2020-11-27 10:13
51单片机P4的困扰
最近有个项目,用到串口矩阵键盘。键盘的排列需要定制,买现成的键盘就不太合适,所以就想到用51单片机,经济又实用,顺便拾到拾到好久不用的经典51. STC的51应该是近些年51的代表产品系列了,毕竟C...
小六子 2020-11-13 09:11
网管秘籍——重启
        好长时间没更新了,最近也是瞎忙,老板催的紧,这可能是打工者的常态。郁闷很长时间,加上疫情影响,差点放弃人生了,只能积极调整心态,努力做一些事情来...
小六子 2020-06-20 18:53
非同类可代替器件5—放大电感
疫情过后,为了生存,大家都卯足了劲。所以没时间写些东西,罪过罪过。上次写了放大电容,这次同理,电感也可以用同样的电路代替。 都是电容的精度低,电感的精度那就是更低,而且有些绕线电感的精度也很难控制。...
小六子 2020-05-16 17:22
非同类可代替器件4—放大电容
原本每周一篇博客的计划,被公司不断增长的业务打断了。疫情期间,私营企业能有工作都快成为一种无奈的幸福了,可得抓住这个机会,努力的活在当下。 运放是个神奇的电子元器件,许多前辈根据运放的特点设计出很多...
小六子 2020-04-11 13:14
非同类可代替器件2
上回书说道,用JFET代替电阻配合稳压管来工作。这次说一说在什么场合下,用什么器件来代替电容。一说电容,应该是最常见的器件,同时也是损坏率最高的器件,没有之一。大家都经历过电容突然炸裂带来的刺激,我...
广告
EE直播间
更多
我要评论
3
51
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
广告
关闭 热点推荐上一条 /6 下一条