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面向高频应用的贴片电阻选型:ARF 与 FC 系列评估

在高频电路设计中,贴片电阻的高频特性、尺寸、精度和温度稳定性等因素对系统性能有着直接影响。Viking(光颉)的 ARF

在高频电路设计中,贴片电阻的高频特性、尺寸、精度和温度稳定性等因素对系统性能有着直接影响。Viking(光颉)的 ARF 系列与 Vishay(威世)的 FC 系列均为市场上常见的高频薄膜贴片电阻产品。本文基于Vishay发布的FC系列规格书及Viking代理捷比信提供的ARF系列规格书,对两者的关键参数进行分析,并结合具体应用案例,以期为高频应用选型提供参考。

一、频率范围与尺寸

Vishay FC 系列 最高工作频率为 40 GHz,尺寸覆盖 0402 至 1206 多种封装,最小为 0402(1.00 mm × 0.50 mm),适用于大多数高频场景。

Viking ARF 系列 在频率性能上更具优势,0201 尺寸最高支持 70 GHz,0402 和 0603 分别支持 50 GHz,覆盖更广泛的毫米波应用。其最小尺寸为 0201(0.58 mm × 0.30 mm),更适合高密度集成与高频前端设计。

小结:在频率上限与尺寸最小化方面,ARF 系列更具优势,尤其适合 5G、毫米波通信等超高频应用。

二、电阻范围与精度

两者在电阻范围上基本一致,均为 10 Ω 至 1000 Ω,覆盖了高频电路中常见的匹配、衰减和终端电阻需求。

在精度方面:

Vishay FC 提供 ±0.1% 至 ±5% 的容差,TCR(温度系数)为 ±25 ppm/°C 至 ±100 ppm/°C。

Viking ARF 同样提供 ±0.1% 的容差,TCR 低至 ±25 ppm/°C,与 FC 系列相当,表现出优秀的温度稳定性。

小结:在精度与温度特性方面,两者性能接近,均能满足高精度高频电路的要求。

三、具体应用案例分析

为了更直观地展示两者的差异,我们选取几个典型的高频应用场景进行分析。

案例一:Ka波段(26.5-40 GHz)卫星通信接收前端

在此类系统的低噪声放大器(LNA)和混频器周围,通常需要精确的匹配和偏置电阻。

Vishay FC 系列:其 0402 封装在 40 GHz 的 VSWR(电压驻波比)性能在规格书中有明确图示,表明在该频段内能保持良好的匹配特性,足以满足此应用的上限需求。

Viking ARF 系列:其 0201 和 0402 封装均支持至 50 GHz,为 40 GHz 的设计提供了充足的性能裕量。更小的 0201 尺寸有助于减少焊盘引入的寄生效应,从而优化回波损耗,对于追求极致噪声系数的LNA设计尤为重要。

案例二:77 GHz 汽车雷达毫米波集成电路

这是对频率和尺寸要求都极为严苛的应用。雷达芯片的输出端常需要集成衰减器或终端负载。

Vishay FC 系列:其最高工作频率为 40 GHz,无法覆盖 77 GHz 频段,因此不适用于此场景的核心高频路径。

Viking ARF 系列:其 0201 封装的电阻明确支持高达 70 GHz 的应用。虽然 77 GHz 略高于其标称值,但其内部阻抗曲线显示在 50 GHz 以内性能下降平缓,且其 Flip Chip 终端结构能最小化寄生参数,使其成为少数能涉足此频段的贴片电阻选择之一,可用于对性能要求不那么极致的偏置或低功率衰减电路。

案例三:多通道相控阵系统T/R模块

相控阵系统中,通道密度极高,对元器件的尺寸、一致性和温度稳定性有严格要求。

尺寸与集成度:Viking 的 0201 尺寸(ARF01)允许在有限空间内布局更多通道或更复杂的电路,优势明显。Vishay 的 0402(FC 系列最小尺寸)在此场景下占用的布板面积更大。

温度稳定性:两者都提供低至 ±25 ppm/°C 的TCR,能确保在各通道在不同工作温度下保持幅度和相位的一致性。Vishay FC 提供了更宽的TCR选择(最高 ±100 ppm/°C),为成本敏感的非核心通道提供了灵活性。

可靠性:Viking ARF 规格书中列出的 MIL-STD 测试标准,为其在严苛的航空航天与国防环境中的可靠性提供了背书,这与相控阵系统的应用背景高度契合。

四、功率与电压特性

系列/尺寸

额定功率(70°C)

最大工作电压

Vishay FC 0402

50 mW

30 V

Viking ARF 0402

50 mW(1/20 W)

30 V

Vishay FC 0603

125 mW

50 V

Viking ARF 0603

125 mW(1/8 W)

50 V

两者在相同封装下的功率与电压额定值基本一致,说明在常规应用中的可靠性相当。

五、高频性能与内部阻抗

Vishay FC 系列提供了详细的集总参数模型(L、C、R)和阻抗-频率曲线,显示其在不同频率下的阻抗稳定性。例如,0402 封装在 40 GHz 范围内仍保持较好的阻抗比(|Zin|/R)。

Viking ARF 系列则提供了 0201、0402、0603 等多种封装的内部阻抗曲线,显示在 70 GHz 范围内仍保持较低的阻抗变化,尤其在 0201 封装中表现突出。

小结:Vishay 提供了更详细的等效电路模型,适合进行仿真设计;而 Viking 在更高频段的实测曲线更具参考价值,尤其适合毫米波频段。

六、工艺与结构

两者均采用高纯度氧化铝基板与镍铬电阻层,具有良好的高频特性与稳定性。

Vishay FC 提供多种端头选项(包括镀金、锡铅、无铅等),支持环氧键合,适合多种焊接工艺。

Viking ARF 则提供了 Flip Chip 终端结构,有助于减少寄生参数,提升高频性能。

七、环境与可靠性

Viking ARF 系列在规格书中明确列出了多项环境测试标准(如 MIL-STD-202、JIS-C-5201),包括耐湿热、耐负荷、耐焊接热等,显示出较强的工业级可靠性。

Vishay FC 也具备良好的稳定性数据(如 ΔR ±0.02% @ 2000 小时,70°C),但在规格书中未详细列出测试标准。

八、包装与标记

Viking ARF 提供详细的编码规则与标记表,支持 E24/E96 系列,便于识别与自动化贴装。

Vishay FC 的全球部件编号系统也十分完善,支持多种包装方式(卷带、托盘等)。

结论与选型建议

Vishay FC 系列在高频电阻领域具有悠久的历史和良好的口碑,其模型数据丰富,适合对仿真和模型依赖较强的设计,在 40 GHz 以下的各种应用中是可靠的选择。

Viking ARF 系列 在频率范围、尺寸多样性和高频性能方面表现出更强的竞争力,尤其是在 70 GHz 频段的支持、0201 封装的提供 以及 详尽的军规测试标准 上,使其在毫米波通信、汽车雷达、高端相控阵系统等前沿高频、高密度、高可靠性电路设计中占据优势。

综上所述,若设计频率在 40 GHz 以下且对仿真模型有高要求,Vishay FC 是经典之选;若设计涉足毫米波频段、对尺寸和可靠性有极致要求,则 Viking ARF 系列是更具前瞻性和性能裕量的选择。

FC0402E25R0BTT0  FC0402E50R0BST1 FC0402E50R0BTT0 FC0603E50R0BTBST1 FC0603E50R0BST1 FC0603E1000BST1 FC0402E10R0BST0 FC0402E1000BTBT1 FC0402E50R0FTBST0 FC0402E1000BST1 FC0402E1001BT FC0603E1001BT