Coil d'air à saturation magnétique zéro Inducteur 7nH Coil de noyau d'air ultra Q élevé

HALA0600503R 7nH Air Core Inducteur Zéro saturation magnétique Facteur Q ultra-haut Facteur d'insertion faible Perte de haute SRF bobine RF

Pourquoi les inducteurs de noyau d'air surpassent la ferrite aux fréquences micro-ondes: la physique de la saturation zéro

Chaque ingénieur de conception RF qui a poussé un inducteur de ferrite au-delà de 1 GHz a rencontré la même limitation fondamentale: la saturation magnétique.la perméabilité du ferrite diminueDans un décalage de PA où l'inducteur doit passer des centaines de milliampères tout en présentant une haute impédance à RF,Cette chute d' inductance détruit catastrophiquement le réseau de correspondance., réduisant le gain, la linéarité et l'efficacité simultanément.

LeHALA0600503R 7nH ± 20% inducteur de cœur d'airélimine complètement la saturation en enlevant le matériau du noyau magnétique et en fonctionnant avec une perméabilité dans l'espace libre (μr = 1,0),la courbe de l'inductivité par rapport au courant est parfaitement linéaire de 0 mA à 400 mA et au-delàIl n'y a pas de domaine de ferrite à saturer, pas de genou de perméabilité à naviguer, et pas besoin de tables de dératation d'inductivité dépendantes du biais.Ce que vous mesurez à 0mA est exactement ce que vous obtenez à 300mA ¢ une garantie aucun inducteur de ferrite ne peut faire.

L'avantage du noyau aérien: la physique, pas le marketing

Pour comprendre pourquoi cela est important au niveau du circuit, considérons un réseau de biais de drainage typique d'un amplificateur de puissance GaN. Une alimentation de drainage de 28 V, 300 mA passe par un inducteur d'étranglement RF vers le drainage du transistor.L'inducteur doit présenter une impédance élevée à la fréquence de fonctionnement (disons 3À 300mA, un inducteur de puce multicouche de ferrite 7nH typique perd 30 à 50% de son inductance zéro-bias en raison de la saturation partielle du noyau.Impédance RF à 3.5GHz tombe de j155Ω à aussi bas que j77Ω insuffisant pour isoler l'alimentation de la voie RF, provoquant une compression du gain et un effondrement de l'efficacité.

Le HALA0600503R, fonctionnant à μr = 1,0 de -55°C à +125°C, maintient 7nH ± 20% indépendamment du courant continu.aucune non-linéarité dépendante du biaisIl ne s'agit pas d'une amélioration mesurée de 5%; l'inducteur à noyau d'air produit une différence qualitative fondamentale dans le comportement du circuit.

Facteur Q ultra-haut: pourquoi le noyau sans base signifie sans perte

Le facteur Q représente le rapport entre l'énergie réactive stockée et l'énergie résistive dissipée par cycle.

1. Perte d'hystérésis:La boucle B-H de la ferrite recouvre une zone finie. Chaque cycle RF dissipe l'énergie proportionnellement à cette zone, augmentant linéairement avec la fréquence.
2. Perte de courant de tourbillon:Le flux magnétique variable dans le temps dans un noyau de ferrite conducteur induit des courants circulants qui génèrent un chauffage I2R.Eddie les échelles de perte de courant avec le carré de la fréquence et le carré de la section transversale du noyau.
3. Perte résiduelle:Les parois du domaine magnétique de la ferrite présentent des temps de relaxation finis.Cette "viscosité magnétique" devient un facteur majeur de perte.

Le HALA0600503R élimine les trois mécanismes parce que le "noyau" est l'air, un diélectrique parfait avec zéro conductivité, zéro hystérésis magnétique et un temps de relaxation du domaine magnétique infini.Le résultat est un facteur Q exceptionnellement élevé sur la bande d'exploitation 5-20 GHzDans un réseau de correspondance L-Wave de 28 GHz 5G mmWave où l'inducteur Q détermine directement la perte d'insertion, la construction du noyau d'air récupère 0,3-0.7dB de perte de débit par rapport à un inducteur à puce ferrite de même valeur fonctionnant à son seuil de saturation.

Capacité parasitaire ultra-faible et fréquence d'auto-résonance élevée

Chaque inducteur physique est également un condensateur la distance entre les virages d'enroulement adjacents crée une capacité parasitaire entre les enroulements.cette capacité domine et le composant se comporte comme un condensateur, ce qui le rend inutile comme inducteur.

Le HALA0600503R maximise la SRF grâce à trois choix de conception délibérés:

• d'une hauteur supérieure ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égale ou égaleLa constante diélectrique basse de l'air (εr ≈ 1,0) minimise la capacité inter-tour par rapport à la même géométrie intégrée dans la céramique (εr = 6-10 pour l'alumine) ou la ferrite (εr = 10-15).
• 0Fil ultrafin de 0,05 mm:La surface minimale du conducteur réduit la capacité de la plaque parallèle entre les virages adjacents.Le diamètre de la bobine de 3 mm crée un grand espacement tour à tour par rapport à la section transversale du conducteur.
• d'une épaisseur n'excédant pas 1 mmContrairement aux inducteurs à puce multicouches où les couches de conducteurs qui se chevauchent créent une capacité interne significative,le HALA0600503R dispose d'une structure hélicoïdale simple où chaque virage est adjacent à exactement deux virages voisins , pas de couches enfouies, pas de modes de résonance inattendus.

Combinées, ces caractéristiques poussent la SRF bien au-dessus de 20 GHz, garantissant que l'inducteur fonctionne comme un inducteur pur dans la gamme de fréquences spécifiée de 5 à 20 GHz sans encoches d'auto-résonance dans la bande.Pour les applications 5G FR2 (n257: 26,5-29,5 GHz, n258: 24,25-27,5 GHz), la marge SRF est suffisante pour empêcher la fréquence de fonctionnement de s'approcher de la région d'auto-résonance où Q se dégrade rapidement.

Principales spécifications

Meilleures pratiques en matière d'assemblage de PCB

• Les conduits en conserve symétriques:Le HALA0600503R est doté de conduits de cuivre en conserve symétriques et droits, compatibles avec le processus de reflux sans plomb SAC305 (peak 245-250 °C) et le soudage manuel.Les conduites en conserve mouillées en 1 à 2 secondes à 350 °CCette conception de plomb symétrique élimine les contraintes d'orientation lors du ramassage:l'inducteur peut être inséré dans les deux sens avec des performances électriques et mécaniques identiques.
• Montage perpendiculaire:Orienter l'axe de la bobine perpendiculairement à la trace du signal RF.Cette orientation minimise l'accouplement du champ magnétique aux traces et composants adjacents.Même une déviation de 15° par rapport à la perpendiculaire augmente l'accouplement de champ proche de 2 à 3 dB, alors vérifiez l'alignement pendant le placement.
• Longueur minimale du plomb:Après le soudage, les conduits excédentaires sont coupés avec le bord de la plaque de PCB.0nH de l'inductivité de la série parasitaire une fraction significative de la 7nH nominale qui déplace l'inductivité effective vers le haut et dégrade la SRFPour les conceptions fonctionnant au-dessus de 15 GHz, une tolérance de coupe de plomb plus étroite que ± 0,2 mm est recommandée.
• Pour les appareils de protection contre la corrosion:Après vérification et réglage électriques, appliquer un micro-point d'adhésif RF à faible diélectricité (εr < 3.0Cette étape est essentielle pour les produits soumis à des essais de vibration aléatoires selon la norme IEC 60068-2-64.Vérifier que l'adhésif est complètement durci et n'a pas modifié la réponse S11/S21 avant revêtement conforme.

Applications

• Les modules de front-end 5G mmWave (n257/n258/n260) sont les suivants:L'inducteur de tee de biais 7nH avec saturation zéro à 400mA fournit un j176Ω constant à 28 GHz, isolant l'alimentation en courant continu du chemin RF dans les chaînes de transmission GaN PA.
• Réseaux de biais des amplificateurs de puissance GaN/GaAs:La construction du noyau d'air élimine la chute d'inductivité induite par la saturation qui dégrade l'efficacité dans les détecteurs de biais de ferrite-étranglement fonctionnant au-dessus de 2,4 GHz.
• Matching de l'impédance des émetteurs-récepteurs optiques (100G/400G):Les Q ultra-hauts et les SRF > 20 GHz permettent des réseaux de correspondance propre pour les pilotes laser PAM4 25-56Gbaud et les interfaces TIA où le composant passif Q limite directement la bande passante.
• Les convertisseurs de communication par satellite vers le haut/vers le bas:Large plage de température de -55°C à +125°C avec un changement de perméabilité dépendant de la température nul (μr = 1.0 indépendamment de la température) maintient des performances de filtrage et de correspondance constantes du démarrage à froid au fonctionnement à pleine puissance.
• Équipement d'essai à grande vitesse:Les fichiers S2P Touchstone fournis par lot permettent une simulation précise dans ADS/HFSS/Office Micro-ondes avant la construction du matériel.

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