Xi’an, China — HOAN Microwave hat seine kundenspezifischen RF-Spulenfertigungskapazitäten erweitert, um RF- und Mikrowellendesigns zu unterstützen, bei denen Standard-Kataloginduktivitäten nicht die elektrischen, mechanischen oder PCB-Integrationsanforderungen erfüllen können. Die Fähigkeit umfasst Miniatur-Luftspulen, kundenspezifische Hoch-Q-Induktivitäten und Breitband-Konuswicklungsstrukturen, mit Unterstützung von der Wicklungsentwicklung bis zur HF-Charakterisierung.

Bei GHz-Frequenzen kann die Änderung einer Spule um einige Windungen ein Problem lösen und ein anderes verursachen.

Mehr Windungen erhöhen die Induktivität, können aber auch die Kapazität zwischen den Windungen erhöhen und die erste Eigenresonanz näher an das Arbeitsband verschieben. Das Kürzen einer Spule kann PCB-Platz sparen und gleichzeitig Steigung und HF-Impedanz ändern. Längere Anschlüsse können die Montage vereinfachen, führen aber nach der Installation zu zusätzlicher Induktivität.

Für die kundenspezifische RF-Spulenentwicklung muss daher die Wicklungsgeometrie zusammen mit der Ziel Frequenz, dem Q-Wert, dem Strom und dem verfügbaren Installationsraum betrachtet werden.

Kundenspezifische Luftspulen für GHz-RF-Designs

HOAN fertigt Miniatur-Luftspulen mit konfigurierbaren Wicklungsabmessungen und Anschlussstrukturen.

Veröffentlichte HOAN-Designs zeigen, wie relativ kleine physikalische Änderungen unterschiedliche HF-Komponenten erzeugen können:

Für die HALA2000303R gibt die veröffentlichte Spezifikation eine SRF von über 22 GHz an, während der angegebene Betriebsbereich 1–18 GHz beträgt.

Diese Unterscheidung ist wichtig. Die erste Eigenresonanzfrequenz sollte nicht automatisch als nutzbare Frequenzgrenze einer HF-Spule behandelt werden.

Die erforderliche Impedanz, der Q-Wert und das installierte Ansprechverhalten können inakzeptabel werden, bevor die erste Resonanz erreicht ist.

Kundenspezifische Wicklungsgeometrie für SRF-, Q- und Größenbeschränkungen

Eine vereinfachte HF-Spule enthält mehr als ihre Nenninduktivität.

Ihr elektrisches Verhalten umfasst auch den Leiterwiderstand und die verteilte parasitäre Kapazität:

L + R + Cp

Die ungefähre erste Eigenresonanzfrequenz kann ausgedrückt werden als:

fSRF ≈ 1 / (2π√LCp)

Die Erhöhung der Induktivität durch Hinzufügen von Windungen kann auch Cp erhöhen, abhängig vom Windungsabstand und der Wicklungsgeometrie.

In einem kompakten Bias-Netzwerk können die zusätzlichen Windungen beispielsweise am unteren Ende des erforderlichen Bandes eine höhere Impedanz liefern und gleichzeitig die Resonanz näher an das obere Ende bringen.

Die kundenspezifische Entwicklung kann daher Anpassungen beinhalten:

· Windungszahl;

· Drahtdurchmesser;

· Wicklungsdurchmesser;

· Wicklungssteigung;

· Anschlusslänge und -ausrichtung;

· mechanische Hülle;

· Strombelastbarkeit;

· erforderliche Betriebsfrequenz.

Für Anwendungen, bei denen Verluste kritisch sind, kann eine kundenspezifische Hoch-Q-Induktivität eine andere Balance zwischen Leitergröße, Windungszahl und Wicklungsabmessungen erfordern als eine Spule, die hauptsächlich für maximale Induktivität auf begrenztem Raum optimiert ist.

Konische Wicklungsstrukturen bieten eine weitere Option für Breitband-HF-Drosselanwendungen. Ihre sich ändernde Wicklungsgeometrie kann dort eingesetzt werden, wo eine herkömmliche zylindrische Spule nicht die erforderliche Kombination aus Breitbandverhalten, Impedanz und verfügbarem Installationsraum bietet.

Von der Wicklungsgeometrie zur gemessenen HF-Leistung

Eine Spule kann ihr Induktivitätsziel auf einem LCR-Messgerät erreichen und sich nach der Installation auf einer Mikrowellen-PCB immer noch anders verhalten.

Bei höheren Frequenzen ist die effektive Struktur näher an:

HF-Spule + Anschlüsse + Lötstellen + PCB-Pads + Übertragungsleitung

Pad-Kapazität und zusätzliche Anschlussinduktivität können das installierte Resonanzverhalten vom reinen Komponenten-Messwert weg verschieben.

Dies wird besonders wichtig für:

· HF-Verstärker-Bias-Netzwerke;

· Mikrowellen-Anpassschaltungen;

· Breitband-HF-Drosseln;

· Hochgeschwindigkeits-Empfänger-Frontends;

· Kommunikationsmodule;

· Test- und Messtechnik.

HOAN verwendet Hochfrequenz-Messgeräte, einschließlich Vektor-Netzwerkanalysatoren, zur Charakterisierung von HF-Komponenten.

Für ausgewählte HF-Induktivitäten können auch S2P Touchstone-Daten bereitgestellt werden, damit Ingenieure das frequenzabhängige Verhalten in HF-Simulationssoftware auswerten können, anstatt sich nur auf ein ideales Lumped-Induktor-Modell zu verlassen.

In ADS, HFSS oder einem anderen HF-Simulationsworkflow kann ein S2P-Modell eine realistischere Darstellung der charakterisierten Komponente liefern, wenn sich die Betriebsfrequenz dem oberen Ende ihres spezifizierten Bandes nähert.

Warum PCB-Informationen in einem kundenspezifischen RF-Spulenprojekt wichtig sind

Eine Anfrage nach “20 nH” liefert für viele Mikrowellendesigns nicht genügend Informationen.

Zwei Spulen mit der gleichen Nenninduktivität können sich aufgrund von Folgendem unterschiedlich verhalten:

Windungszahl, Steigung, Leitungsdurchmesser, Anschlussgeometrie und Montageparasiten.

PCB-Informationen werden besonders wertvoll, wenn:

· die Betriebsfrequenz nahe der SRF der Komponente liegt;

· die Anschlusslänge minimiert werden muss;

· der verfügbare Footprint stark eingeschränkt ist;

· die Spule in einem Anpassnetzwerk verwendet wird;

· der Stromkreis über ein breites Band eine kontrollierte Impedanz erfordert.

Ein PCB-Layout oder eine Modulzeichnung kann Einschränkungen aufzeigen, die aus einer reinen Induktivitätsspezifikation allein nicht ersichtlich sind.

Zum Beispiel kann das Drehen oder Neupositionieren eines Anschlusses, um in ein kompaktes Modul zu passen, die installierte parasitäre Struktur verändern. Bei mehreren GHz kann diese mechanische Anpassung auch zu einer HF-Anpassung werden.

RF-Spulenparameter für die kundenspezifische Entwicklung

Die Angabe der wichtigsten Designbedingungen zu Beginn reduziert unnötige Prototypeniterationen.

Ein Prototyp kann dann auf Induktivität, Geometrie und HF-Ansprechverhalten geprüft werden, bevor die Wicklungsparameter für die Produktion festgelegt werden.

Wenn die gemessene Resonanz oder Impedanz nicht dort liegt, wo der Stromkreis sie benötigt, können Änderungen an Windungszahl, Steigung, Durchmesser oder Anschlussgeometrie in der nächsten Iteration bewertet werden.

Unterstützung von RF-Bias-, Anpassungs- und Mikrowellenmoduldesigns

Kundenspezifische RF-Spulen werden häufig in Betracht gezogen, wenn eine Standardkomponente eine Anforderung erfüllt, aber eine andere verfehlt.

Ein Bias-Netzwerk kann eine breitere Impedanz erfordern.

Eine Anpassschaltung kann eine kleine Induktivität mit geringen Verlusten benötigen.

Ein kompaktes Mikrowellenmodul hat fast keine Freiheit für Anschlusslänge oder Komponentenorientierung.

In diesen Fällen lässt die Auswahl nach Nenninduktivität allein zu viel vom HF-Verhalten unbestimmt.

Die kundenspezifische Fertigungskapazität für RF-Spulen von HOAN soll das Wicklungsdesign enger mit den endgültigen elektrischen und mechanischen Anforderungen des Stromkreises verbinden.