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RF Choke(邓治彬翻译整理

已有 1301 次阅读2011-6-23 02:51 |系统分类:通信网络

一、为什么要用RF Choke（射频扼流圈）

异质结双极型晶体管技术的应用使得超宽带单片微波放大器技术得到很大的提升，比如Mini-circuit公司的ERA系列放大器。这一系列的放大器几乎覆盖了从DC到8Ghz的带宽范围。但正常工作时，往往要需要注入偏置电流到它们RF输出端。因为射频信号和直流信号共享这一端口，一个不可胜任的设计将会使射频性能恶化。一般情况下推荐使用一个电阻或者射频扼流线圈串接到直流电源上。射频扼流线圈的作用在于减小射频功率在电阻上的损耗。

Mini-circuit公司已经开发众多型号的RF choke，频率覆盖50～8000Mhz，比如ADCH-80A。该文档将会详细讨论在宽带放大器电路中使用RF choke。诸如增益系数、反馈损耗、IP3以及输出功率将会在测试阶段进行比对。

二、宽带RF-choke如何最大化放大器性能

图一显示了ERA放大器的偏置原理图。Rbias偏置电阻，其值的大小是由器件工作电压、供电电压以及放大器工作电流决定的。比如说，ERA-1的电压是3.6V。假如电源电压是12V，那么偏置电阻为：

Rbias=（Vcc-Vd）/Id=210欧姆

其中VCC是电源电压，Id是偏置电流。使用210欧姆电阻将会造成1-db的增益和输出功率损耗。如果电源电压为5v，那么Rbias=35欧姆。这样就会造成约3.8db的增益和输出功率损耗，并且使反馈损耗恶化。如果增加一个RF choke在电阻串联电路中就会增加一个电抗，这就会减小电阻对性能的影响。

Figure 1 ERA 放大器偏置电路

三、 RF choke功能描述

商用的电感可以被用作RF choke。下限频率是由电感的值决定的；电感值越大，那么该频率值就越低；上限频率是由电感的串行谐振频率决定的；它往往随着电感量的增加而降低。那么，对于有效带宽就有限制。除了这个，电感不单单是在射频中当RF choke在用。mini-circuit公司设计了其超宽带RF-choke。如图二所示。它覆盖了从50到8000Mhz频率范围。对于ERA-1放大器来说远远足够了。等效导纳是1uH。一般商用的1uH电感其串行谐振频率不超过90Mhz，这比RF-choke ADCH-80A低很多。

图三是用于在一个50欧姆系统中对RF-choke进行评估的原理图。图四和图五分别绘制出了在不同电流情况下的插入损耗和反馈损耗。值得注意的是在VSWR变化的情况下插入损耗几乎不随电流改变而改变。

四、RF-choke在放大电路中的性能

为了说明RF-choke，评估板采用图一的ERA-1SM放大器电路。图6描述了放大器在VCC=12V,和3.6v时的增益变化。

第一个案例情况下，偏置电阻为210欧姆而在第二种情况下电阻为0欧姆。注意，在两种情况下，增益几乎没有什么变化或者说很小，这说明了RF-choke的影响微乎其微。实际上，为了偏置电流的稳定，推荐使用一个有限的偏置电阻降一点电压，除非一个恒定的电流源用于偏置。在图6中同时描绘了用一个BIAS-TEE情况下的增益曲线。可以注意到在除了7～8Ghz频段外，其测量结果和用RF-choke 的测量结果非常接近。这是由于长线增加了评估板的损耗。