耦合與隔直電容串聯在電路中,耦合電容選擇適當能將保證射頻能量得到最大限度的傳輸。一個實際電容能否滿足電路耦合要求,取決于隨頻率變化的電容相關參數:串聯諧振頻率FSR、并聯諧振頻率FPR、純阻抗、等效串聯電阻ESR、插入損耗IL和品質因數Q。
ATC耦合電容有關參數如下:
其中,瓷介質電容ATC100A101(100pF)的FSR=1GHz,ESR=0.072Ω,其Z-F曲線如下圖所示:
ATC100A101(100pF片式電容,水平安裝,電容極板平行于線路板)插損與頻率關系如下圖:
由上圖可知,在200MHz~1.5GHz之間,電容插損<0.1dB;若將電容垂直安裝,即電容極板垂直于線路板,就能壓制1.6GHz處的并聯諧振窗口,電容的可用范圍擴展到2.4GHz左右。所以改變安裝取向可擴展電容的適用頻率范圍,用于寬帶耦合電路。
隔直電容取值:(旁路電容也按此取值)
100MHz取1000pF
400MHz取100pF
900MHz取33pF
1.2GHz取10pF
2.5GHz取5pF
10GHz取1~2pF
100kHz信號用0.01uf電容測的輸出為-5dbm,換成0.1uf的,輸出為5dBm。 除滿足x=1/wc外,頻率太高時要考慮q值,要用高q值微波電容 微波去耦電容也有用微帶線設計,有扇形,有方形,尺寸和工作頻率相關。
經驗值:幾十M或是兩三百的用1000p,910p或是七八百的都沒問題,一兩個G的用100p左右的,兩百也可以。頻率高到十幾幾十個G的時候就大概一個G一個p,比如18G 就用18p.
在射頻電路中,該電容通常放在模塊的輸入與輸出端,因此也稱耦合電容。隔直電容的選擇以減小射頻信號損耗為原則,理論上容值越大越好(與容抗成反比),實際應用中因電容的加工工藝以及材質的影響,帶寬較難兼顧。所以通常以小于所使用電路中的輸入輸出阻抗10倍以上選用相應容值。
隔值電容選擇舉例:
如果信號頻率為2500MHz-2570MHz,查看電容的自諧振頻率:
1、6.8pF:2821MHz
2、7pF:2793MHz
3、7.5pF:2631MHz
4、8pF:2563MHz
應用準則電容自諧振頻率略大于信號頻率(或者在自諧振頻率大于信號頻率的電容中,選擇容值最大的那個),上面四個電容中,7.5pF電容是最理想的隔直電容。
不同容值的電容,其自諧振頻率不同。在自諧振頻率處,電容的容抗最小;低于自諧振頻率,電容工作在容性狀態;高于自諧振頻率,電容工作在感性狀態。
以muRata GRM155系列電容為例,1pF、10pF、100pF、1000pF、10nF電容的自諧振頻率分別為7054MHz、2240MHz、678.6MHz、245MHz、77.35MHz,容值越高,其自諧振頻率越低。
在實際應用中,電容器的電容量往往比1法拉小得多,常用較小的單位,如毫法(mF)、微法(μF)、納法(nF)、皮法(pF)等,它們的關系是:1微法等于百萬分之一法拉;1皮法等于百萬分之一微法,即:
1法拉(F)=1000毫法(mF);1毫法(mF)=1000微法(μF);1微法(μF)=1000納法(nF);1納法(nF)=1000皮法(pF);即:1F=1000000μF;1μF=1000000pF。
(1)額定電壓,為在最低環境溫度和額定環境溫度下可連續加在電容器的最高直流電壓。如果工作電壓超過電容器的耐壓,電容器將被擊穿,造成損壞。在實際中,隨著溫度的升高,耐壓值將會變低。
(2)絕緣電阻。直流電壓加在電容上,產生漏電電流,兩者之比稱為絕緣電阻。當電容較小時,其值主要取決于電容的表面狀態;容量大于0.1時,其值主要取決于介質。通常情況,絕緣電阻越大越好。
(3)損耗。電容在電場作用下,在單位時間內因發熱所消耗的能量稱做損耗。損耗與頻率范圍、介質、電導、電容金屬部分的電阻等有關。
(4)頻率特性。隨著頻率的上升,一般電容器的電容量呈現下降的規律。當電容工作在諧振頻率以下時,表現為容性;當超過其諧振頻率時,表現為感性,此時就不是一個電容而是一個電感了。所以一定要避免電容工作于諧振頻率以上。