Xi’an, China — HOAN Microwave heeft zijn productiecapaciteiten voor op maat gemaakte RF-spoelen uitgebreid ter ondersteuning van RF- en microgolfontwerpen waarbij standaard catalogusinductoren niet voldoen aan de elektrische, mechanische of PCB-integratievereisten. De capaciteit omvat miniatuur luchtkernspoelen, op maat gemaakte inductoren met hoge Q en breedband conische wikkelstructuren, met ondersteuning van wikkelontwikkeling tot aan RF-karakterisering.

Bij GHz-frequenties kan het veranderen van een spoel met een paar windingen een probleem oplossen en een ander creëren.

Meer windingen verhogen de inductie, maar ze kunnen ook de capaciteit tussen de windingen verhogen en de eerste zelfresonantie dichter bij de werkband brengen. Het verkorten van een spoel kan PCB-ruimte besparen, terwijl de spoed en de RF-impedantie veranderen. Langere draden kunnen de montage vereenvoudigen, maar introduceren extra inductie na installatie.

Voor de ontwikkeling van op maat gemaakte RF-spoelen moet de wikkelgeometrie daarom worden beschouwd in combinatie met de doelrequentie, Q, stroom en beschikbare installatieruimte.

Op maat gemaakte luchtkerninductoren voor GHz RF-ontwerpen

HOAN produceert miniatuur luchtkerninductoren met configureerbare wikkelafmetingen en draadstructuren.

Gepubliceerde HOAN-ontwerpen illustreren hoe relatief kleine fysieke veranderingen verschillende RF-componenten kunnen opleveren:

Voor de HALA2000303R stelt de gepubliceerde specificatie een SRF boven 22 GHz, terwijl het gespecificeerde werkbereik 1–18 GHz is.

Dat onderscheid is belangrijk. De eerste zelfresonantiefrequentie mag niet automatisch worden behandeld als de bruikbare frequentielimiet van een RF-spoel.

De vereiste impedantie, Q en geïnstalleerde respons kunnen onacceptabel worden voordat de eerste resonantie is bereikt.

Op maat gemaakte wikkelgeometrie voor SRF-, Q- en groottebeperkingen

Een vereenvoudigde RF-spoel bevat meer dan zijn nominale inductie.

Het elektrische gedrag omvat ook geleiderweerstand en verdeelde parasitaire capaciteit:

L + R + Cp

De benaderde eerste zelfresonantiefrequentie kan worden uitgedrukt als:

fSRF ≈ 1 / (2π√LCp)

Het verhogen van de inductie door windingen toe te voegen, kan ook Cp verhogen, afhankelijk van de afstand tussen de windingen en de wikkelgeometrie.

In een compact biasnetwerk kunnen de extra windingen bijvoorbeeld een hogere impedantie bieden aan de onderkant van de vereiste band, terwijl de resonantie dichter bij de bovenkant komt.

Op maat gemaakte ontwikkeling kan daarom aanpassingen inhouden van:

· aantal windingen;

· draaddiameter;

· wikkeldiameter;

· wikkelspoed;

· draadlengte en oriëntatie;

· mechanische omvang;

· stroomcapaciteit;

· vereiste werkfrequentie.

Voor toepassingen waar verlies kritiek is, kan een op maat gemaakte inductor met hoge Q een andere balans vereisen tussen geleidergrootte, aantal windingen en wikkelafmetingen dan een spoel die voornamelijk is geoptimaliseerd voor maximale inductie in beperkte ruimte.

Conische wikkelstructuren bieden een andere optie voor breedband RF-choke-toepassingen. Hun veranderende wikkelgeometrie kan worden gebruikt waar een conventionele cilindrische spoel niet de vereiste combinatie van breedbandrespons, impedantie en beschikbare installatieruimte biedt.

Van wikkelgeometrie tot gemeten RF-prestaties

Een spoel kan zijn inductiedoel op een LCR-meter halen en toch anders presteren na installatie op een microgolf-PCB.

Bij hogere frequenties is de effectieve structuur dichter bij:

RF-spoel + draden + soldeerverbindingen + PCB-pads + transmissielijn

Padcapaciteit en extra draadinductie kunnen de geïnstalleerde resonantierespons verschuiven ten opzichte van de component-alleen meting.

Dit wordt bijzonder belangrijk voor:

· RF-versterker biasnetwerken;

· microgolf aanpassingscircuits;

· breedband RF-chokes;

· high-speed ontvanger front-ends;

· communicatiemodules;

· test- en meetapparatuur.

HOAN gebruikt hoogfrequente meetapparatuur, waaronder Vector Network Analyzers, voor de karakterisering van RF-componenten.

Voor geselecteerde RF-inductoren kunnen S2P Touchstone-gegevens ook worden verstrekt, zodat ingenieurs frequentieafhankelijk gedrag in RF-simulatiesoftware kunnen evalueren in plaats van alleen te vertrouwen op een ideaal lumped-inductor model.

In ADS, HFSS of een andere RF-simulatieworkflow kan een S2P-model een realistischere weergave bieden van de gekarakteriseerde component naarmate de werkfrequentie het boveneinde van zijn gespecificeerde band nadert.

Waarom PCB-informatie ertoe doet bij een op maat gemaakt RF-spoelproject

Een verzoek om “20 nH” definieert niet voldoende informatie voor veel microgolfontwerpen.

Twee spoelen met dezelfde nominale inductie kunnen anders presteren vanwege:

aantal windingen, spoed, geleiderdiameter, draadgeometrie en montageparasieten.

PCB-informatie wordt bijzonder waardevol wanneer:

· de werkfrequentie dicht bij de component SRF ligt;

· de draadlengte geminimaliseerd moet worden;

· de beschikbare footprint sterk beperkt is;

· de spoel wordt gebruikt in een aanpassingsnetwerk;

· het circuit gecontroleerde impedantie vereist over een breed bereik.

Een PCB-lay-out of moduletekening kan beperkingen onthullen die niet zichtbaar zijn uit een inductiespecificatie alleen.

Bijvoorbeeld, het roteren of verplaatsen van een draad om in een compacte module te passen, kan de geïnstalleerde parasitaire structuur veranderen. Bij enkele GHz kan die mechanische aanpassing ook een RF-aanpassing worden.

RF-spoelparameters om te verstrekken voor aangepaste ontwikkeling

Het verstrekken van de belangrijkste ontwerpvoorwaarden aan het begin vermindert onnodige prototype-iteraties.

Een prototype kan vervolgens worden geëvalueerd op inductie, geometrie en RF-respons voordat de wikkelparameters voor productie worden vastgelegd.

Als de gemeten resonantie of impedantie niet valt waar het circuit het vereist, kunnen veranderingen in aantal windingen, spoed, diameter of draadgeometrie worden geëvalueerd tijdens de volgende iteratie.

Ondersteuning van RF-bias-, aanpassings- en microgolfmoduleontwerpen

Op maat gemaakte RF-spoelen worden vaak overwogen wanneer een standaardcomponent aan één vereiste voldoet, maar aan een andere niet.

Een biasnetwerk kan een bredere impedantie vereisen.

Een aanpassingscircuit kan een kleine inductie met laag verlies nodig hebben.

Een compacte microgolfmodule kan bijna geen vrijheid hebben voor draadlengte of componentoriëntatie.

In deze gevallen laat selectie op nominale inductie alleen te veel van het RF-gedrag ongedefinieerd.

De op maat gemaakte productiecapaciteit voor RF-spoelen van HOAN is bedoeld om het wikkelontwerp nauwer te verbinden met de uiteindelijke elektrische en mechanische vereisten van het circuit.