设计标准
ATC陶瓷片状电容在无线设计中最常用到的是多层(MLC)和单层(SLC)电容两种。MLC使用多个电极或叫叠层电极，而SLC只用由电介质隔开的两个电极。
MLC和SLC按以下标准设计：
• 陶瓷电介质
• 坚固密封结构
• 优化电极形式
• 低阻电极和终端材料
• 高介质强度
• MLC电极和终端之间有阻挡层保护
• 适于直接表面安装于微带
• 温度和湿度变化时性能极为稳定
• 极高Q值
• 低损耗
选择合适的电容
为射频无线电路选择陶瓷片状电容时，首先要建立电路全面性能指标。然后，每个元件要满足它的特定应用的要求。一个典型的电路元件性能要求清单可以包括：
6; 容值(pF)
• 精度(%)
• 额定电压(WVDC,VRMS)
• 等效串联电阻(ESR)
• 温度系数(TC,PPM/°C)
• 耗散系数(%)
• 串联谐振频率(Fsr)
• 并联谐振频率(Fpr)
• 绝缘电阻(IR)
• 介质老化效应(每十进时间内容值减少的％)
性能
理想电容器将其所有能量储存在电介质中。而实际电容总有一些串联电阻，在设计时必须予以考虑。
这些串联电阻叫做等效串联电阻(ESR)，是设计射频电路时不可忽视的重要因素之一。ESR的来源是介质损耗，电极和终端金属材料的损耗。整个生产流程的每一步都要妥善控制才能达到最佳ESR性能。在几赫到几千赫的低频下，ESR主要来自介质损耗。在射频下，ESR主要来自电极和终端的金属损耗。由于金属的趋肤效应，这种损耗在射频下变得很严重，并以和频率平方根成正比的方式增长。
多数制造商在特定频率下以毫欧姆为单位表示ESR。最常用标准是EIA RS483和MIL-C-55681。ESR测量通常只在30MHz和1GHz之间的几个频率下进行，因此设计者需要考虑在自己设计频率下ESR究竟多大。例如，你设计的无线设备工作频率是900MHz，而ESR值是在150MHz下测定的，你可以这样计算900MHz下的ESR值：
把150MHz下的ESR值乘以这个ESR和频率的关系式在射频下相当准确，而且指出了趋肤效应的作用(趋肤深度和频率平方根成反比)。ESR是电容的主要损耗来源，电容的功率损耗即可由ESR确定：P＝I2 *ESR。
质量因数(Q)是一个显示性能有多优良的指标，用于量测电容在其介质中储存能量的能力。因为Q＝Xc/ESR，所以很明显低ESR可以获得高Q。因为Q和ESR一样随频率变化，Q值也必须在设计频率下计算和测定。
例如：损耗角＝3度
因而DF＝Tan3=0.05或5％。这意味着电容总功率的5％作为热损耗掉了。见图1。
ATC100系列陶瓷片状电容的损耗正切小于0.0001，因此Q值大于10000。这时耗散损失小于0.01％，对射频电路达到最佳性能十分有利。使用高Q，低ESR(DF)电容能显著提高有效增益。使用低损耗电容也能大大提高便携设备的电池寿命。ESR，DF和Q可以用以下关系式很容易地联系起来：
ESR=XcDF=Xc/Q.
DF=ESR/Xc
Q=Xc/ESR
寄生参数的影响
无线技术设计应用需要注意的另一点是电抗元件寄生参数的作用。用等效电路的元件可以模拟电容，并解释其寄生效应。图2是电容的集总元件模型，可以用于无线设计中的片式电容。使用这一模型可以帮助设计者确定诸如串联谐振频率(Fsr)，等效串联电感(ESL)和传输函数等特性。
设计者需要分别考虑电容不同的功能应用，例如耦合，旁路和定时等，然后决定电容在电路中的接法。例如，某种应用中需要电容作级间耦合。散射参数能更深入地了解寄生效应。ATC为自己的电容测定了S参数数据，以软盘方式提供。
上述级间耦合电容例子中，必须分析电容的S参数性能。如果该电容在工作频带附近发生并联谐振，它将衰减射频能量，而不起设计者希望的耦合作用。S参数数据展示各种特性，例如并联谐振，串联谐振，插入损耗，插入相位，折返损耗的幅度和相位。全套S参数可与设计模拟软件合用，通常表示为一个两端口系统的前向和反向测量结果，称为S2P文件。
元件取向
片状电容常以表面黏着方法安装于微带线上。安装方式可以是电极平面平行或垂直于微带平面。在上 述电容耦合例子中， 确保并联谐振不在工作频带附近发生至关重要。
将电容垂直安装，即电极平面与微带平面垂直，可消除第一并联谐振，从而显著扩大可用通带带宽。图3对比了同一电容型号水平和垂直安装时的不同S参数。
S21的相位为零时的频率就是串联谐振频率。在此频率下S21幅值最小，等于ESR。
并联谐振表现为S21幅值猛烈衰减，S21相位迅速经过零度。这时的频率就是每个并联谐振的频率。垂直安装优化了并联谐振性能。
以50欧姆向量网络分析仪测量未知电容的S21幅值，当改变频率使S21幅值降到峰值的一半(即3dB点)时，电容容值可以下式计算：
C＝0.159/
100(F)
其中，F为频率。
本文作者：Richard Fiore
ATC高级应用工程师，射频测试实验室经理
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