偏置器（Bias Tee）作为电子领域中的关键器件，在射频和微波系统中扮演着至关重要的角色。它主要用于既要传输射频 / 微波信号，又需要加直流供电的器件馈直流电，其中典型的应用就是为需要直流供电的射频放大器提供支持。
在窄带场景下，只要留意元器件的自谐振频率（SRF），偏置器的设计和制作相对简单。然而，在宽带应用中，偏置器的设计和实现难度显著增大。要做出高性能、指标合格的产品，必须重点把控元器件本身的特性。
射频偏置器的基本功能
当需要给射频走线叠加直流偏置电压时，偏置器便发挥作用。在远端射频设备中，从体积和成本角度考虑，直接利用同轴线内导体传输直流、给远端设备供电，远比单独拉一根供电线缆更具优势。这类远端系统里使用的偏置器，大多是高性能、带射频接头的模块化产品。此外，在高密度射频 / 微波 / 毫米波电路板的本地电路中，也大量使用偏置器，板上会集成几十颗偏置器，每颗仅占用几平方毫米面积。
两款同规格超宽带（1.5～28GHz）偏置器对比示意图：左侧是 MMIC 集成偏置器，右侧是带接头封装的偏置器
偏置器的基础电路结构较为简易，通常仅由一只电感和一只电容构成。直流电压经电感 L 接入偏置器，汇入横向穿过 T 型节点的射频主线。隔直电容 C 的作用是阻隔射频线路左侧的直流，防止其流到线路右侧。虽然这种设计看似简单，但几十年来，仅用一个电感、一个电容设计的偏置器在窄带应用中尤为常见。
其原理在于，频率越低，电感感抗 jωL 越小；到直流时（ω = 0rad/s），电感相当于短路，阻抗为 0Ω。在射频工作频率下，要把电感感抗设计得足够大，近似开路（至少比 50Ω 大一个数量级），这样电感既能把直流馈入射频主线，又能限度不扰动射频信号、减小插入损耗。隔直电容的作用是阻隔直流，防止直流流到射频输出端口以及后级电路。为了让射频信号顺利通过，要选合适容值，使电容容抗 1/jωC 在工作频率下足够小（至少比 50Ω 小一个数量级），避免阻碍信号、产生额外插入损耗。
偏置器的基础电路结构
器件特性及其对偏置器性能的影响
对于窄带偏置器（相对带宽 10%～30%），想要获得良好性能，需遵循两条实用经验准则。
条准则是充分考量器件直流额定参数。电感需关注额定直流电流，电容则要关注额定耐压，要保证偏置器实际工作工况远低于额定值，留有安全余量。电感直流电流选型相对直观，但电容两端同时承受交流 + 直流叠加电压，必须按合成峰值电压来核算。如今射频微波电容耐压规格普遍较高，大多能满足常规需求；但用于射频功率放大器的偏置器，常会接近常规电容耐压极限，这时需要选用更高耐压的电容来做隔直。
第二条准则是器件工作频率必须低于各自的自谐振频率。电感的自谐振频率厂商会在 datasheet 中标注，本文所指电感自谐振均为自谐振，且属于并联谐振。电感线圈绕组之间存在寄生电容，统称匝间电容，该电容与电感本身呈并联关系。同时线圈绕组还有固有等效损耗电阻，即 ESR 等效串联电阻，该分布参数同样与电感并联。ESR 不会改变谐振频率，但会直接影响谐振点的品质因数 Q 值。
电感的等效电路
在达到自谐振频率之前，电感的行为和理想电感基本一致，在双对数坐标下，感抗 jωL 随频率呈线性上升。偏置器应用中，电感就应该工作在这个区间内。在谐振频率点，理论上 LC 并联电路的阻抗是无穷大的，但 ESR 和 EPR（主要是 ESR）会 “削弱” 这个效应，让阻抗变成有限值。超过自谐振后，电感的阻抗就变成容性了，在双对数曲线上，阻抗会随频率呈线性下降。
同理，真实的电容也有自谐振频率。超过这个频率后，它的阻抗会从容抗变成感抗。电容的自谐振是串联谐振，理论上阻抗会降到 0Ω。电容的等效串联电感（ESL）通常非常小，当容值小于 1μF 时，ESL 一般不到 1nH。
电容的阻抗 - 频率曲线
总结来说，遵循这两条实用设计准则，利用两个基础器件，就能构成一款窄带三端口偏置器。这些本质上都是对实际射频器件特性的回顾，接下来我们将探讨宽带偏置器。
宽带偏置器
宽带电容
几十年前，电路设计师入行学到的实操经验之一，就是用不同容值电容并联做去耦的设计技巧。不同容值的电容，受物理结构特性影响，各自适合对不同频段做滤波。例如设计一款 25W 降压变换器的去耦网络，采用 1μF、0.1μF、0.01μF、1000pF 多款陶瓷电容并联，只要把器件引脚尽量剪短，这套去耦网络就能达到很好的性能。
不同容值电容并联的去耦网络
这种多容值组合在接地去耦以及交流耦合中表现优异，原因是每个容值都有独特的自谐振频率。把这些不同自谐振频率的电容并联起来，就能在很宽的频段内获得极低的阻抗。不过，受电容寄生电感（ESL）的物理特性影响，每个电容超过自谐振频率后，阻抗曲线都会变成感抗特性。宽带射频 / 微波电容正是利用了不同容值电容的响应差异，把多个不同的谐振特性 “集成” 到一颗贴片电容里，让单颗电容能在多个倍频程内保持优异性能。
宽带（锥形）电感
在射频 / 微波电感领域，宽带锥形电感是宽带电容的对应方案。虽然宽带 / 超宽带电容是近十五年才流行起来的，但锥形电感的起源和普及时间并不明确。或许是因为在奥斯特、安培、法拉第这些电感理论先驱之后，特斯拉就在 1891 年发明了锥形结构的特斯拉线圈。虽然特斯拉的初衷不是为了降低寄生电容，但他确实是锥形电感的先行者。如今，多家厂商都能提供微型宽带锥形电感，用于分立偏置器和滤波器设计。
锥形结构能大幅降低匝间寄生电容，线圈的大直径部分负责低频信号，小直径部分负责高频信号，天然就是理想的宽带电感。
分立宽带偏置器 vs 集成偏置器
宽带射频 / 微波电容和锥形电感可以组合成分立的宽带偏置器。在宽带电容和锥形电感普及前，常用的方法是多级级联，用多个电感和电容拓展带宽，但这种方案体积大、成本高，并不实用。
单颗锥形电感在 PCB 上焊接较为麻烦，它的引脚就是绕制电感的细导线，需要焊在极窄的焊盘上才能控制寄生电容，这在批量生产中很难保证可靠性和一致性。其次，为了避免寄生电容抵消锥形电感的宽带优势，焊接角度通常要和水平呈 45°~60°。现在虽然有塑料封装的锥形电感能在回流焊中固定角度，改善安装问题，但这类带塑料外壳的电感大多无法返修，局部加热会导致塑料软化甚至烧毁。
不过，分立 LC 偏置器的带宽可以从几十 MHz 一直覆盖到 40GHz，往往超过系统里其他器件（比如接收机 LNA、功放预驱动级）的带宽上限。这种情况下，集成偏置器就是更优、更高效的方案。除了体积小巧，MMIC 器件还能在全频段保持低插入损耗和高隔离度。如果应用场景不需要从几十 MHz 连续覆盖到毫米波，MMIC 偏置器凭借成本、可靠性和可制造性优势，是更出色的选择。
