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探討一下電容的高頻特性

2022年08月11日 11:45 射頻美學 作者:RF Technologies 用戶評論(0

01 高頻電容的作用

射頻領域,貼片式電容的作用非常豐富,可以進行濾波器調諧、阻抗匹配、晶體管有源器件的偏置電路等等,了解電容的高頻特性顯得非常重要。

02?平行板電容器

當平行板的尺寸大于其間隔時,常規電路分析理論對平行板電容器的電容定義如下:

poYBAGL0esGALsYAAAAHTKlBr1Q773.png

其中A代表平板的面積,d代表平板的間隔,ε代表真空電容率,ε=1/4πk。???

理想情況下,平板間沒有電流

poYBAGL0etWAWrYLAAA04C37hk8960.png

?

03?電容器的阻抗表達式及損耗角正切

在高頻時,電介質變得有損耗了(即有傳導電流存在)。所以電容器的阻抗表示成電導Ge和電納ωC 的并聯組合:

poYBAGL0euWAfdnIAAALTCUa-A8515.png

在上面的表達式中,直流電流起源于電導Ge=σA/d,其中σ是介質的電導率。

目前習慣引入損耗角正切tanΔ,其中tanΔ=σ/ωε,將其帶入Ge的表達式中,得到:

Ge=σA/d=(ωεA/d)tanΔ=ωCtanΔ。

04 高頻電容的等效模型

考慮到寄生引線電感L,引線歐姆損耗的串聯電阻Rs?以及介質損耗電阻Re,?

所以一個高頻電容的等效電路如下圖所示:
?

poYBAGL0ewOABJfFAABg1islhR0672.png

進一步電容器的阻抗表達式可以詳細表達如下:

poYBAGL0ewmARAElAAAPEKrt6Ng729.png

所以電容的阻抗絕對值和頻率的關系如下圖所示:
?

poYBAGL0exmAKr94AACfiW3TKWM123.png

解析:在低頻時,其電阻器的阻抗是線性下降,表現為容性特質;

當頻率到達一定值時,比如到了GHz時,出現了一個諧振點,使整個電容器的阻抗值達到了最低,通常來講會出現多個諧振點。

當頻率超過諧振點頻率之后,由于電感效應的增強,使得整個電阻器的阻抗又繼續上升。


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( 發表人:劉芹 )

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