ब्रॉडबैंड आरएफ और माइक्रोवेव सर्किट में, एक इंडक्टर का मूल्यांकन केवल उसके नाममात्र इंडक्टेंस से नहीं किया जा सकता है। उच्च आवृत्तियों पर, घटक की परजीवी क्षमता, कंडक्टर प्रतिरोध, माउंटिंग ज्यामिति, लीड लंबाई, स्व-अनुनाद आवृत्ति, और ट्रांसमिशन लाइन के साथ इंटरैक्शन डेटाशीट पर मुद्रित इंडक्टेंस मान जितना ही महत्वपूर्ण हो सकता है।

यही कारण है कि आरएफ इंजीनियर अक्सर ब्रॉडबैंड बायस नेटवर्क, माइक्रोवेव एम्पलीफायर, आरएफ टेस्ट मॉड्यूल और अन्य सर्किट में शंक्वाकार इंडक्टर्स का उपयोग करते हैं जिन्हें आरएफ सिग्नल पथ को महत्वपूर्ण रूप से बाधित किए बिना डीसी करंट ले जाने की आवश्यकता होती है।

एक पारंपरिक बेलनाकार कॉइल के विपरीत, एक शंक्वाकार इंडक्टर में एक वाइंडिंग व्यास होता है जो एक छोर से दूसरे छोर तक धीरे-धीरे बदलता है। यह टेपर्ड ज्यामिति एक साधारण आदर्श इंडक्टेंस के बजाय एक वितरित विद्युत संरचना उत्पन्न करती है। जब सही ढंग से डिजाइन और स्थापित किया जाता है, तो यह कई पारंपरिक एकल-ज्यामिति इंडक्टर्स की तुलना में व्यापक आवृत्ति रेंज पर उपयोगी आरएफ प्रतिबाधा प्रदान कर सकता है।

यह लेख शंक्वाकार इंडक्टर्स के पीछे विद्युत चुम्बकीय सिद्धांतों, बायस टी और आरएफ बायस नेटवर्क में उनकी भूमिका, स्व-अनुनाद आवृत्ति के महत्व और एस-पैरामीटर का उपयोग उच्च-आवृत्ति प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए कैसे किया जा सकता है, इसकी व्याख्या करता है। HALT20005 शंक्वाकार इंडक्टर को एक व्यावहारिक उत्पाद उदाहरण के रूप में संदर्भित किया गया है, न कि इस प्रमाण के रूप में कि एक घटक हर आरएफ सर्किट के लिए उपयुक्त है।

शंक्वाकार इंडक्टर क्या है?

एक शंक्वाकार इंडक्टर एक एयर-कोर वाइंडिंग है जिसे टेपर्ड या शंकु के आकार की संरचना में बनाया गया है। वाइंडिंग के एक छोर का व्यास छोटा होता है, जबकि विपरीत छोर का व्यास बड़ा होता है।

चूंकि घटक फेराइट या पाउडर चुंबकीय कोर का उपयोग नहीं करता है, इसका इंडक्टेंस मुख्य रूप से कंडक्टर के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र द्वारा उत्पन्न होता है। यह एयर-कोर निर्माण चुंबकीय-कोर संतृप्ति से बचाता है और चुंबकीय सामग्री से जुड़े हिस्टैरिसीस नुकसान को समाप्त करता है।

हालांकि, एक आरएफ इंडक्टर एक आदर्श लंपट घटक नहीं है। इसके विद्युत व्यवहार में शामिल हैं:

 इच्छित इंडक्टेंस

 श्रृंखला कंडक्टर प्रतिरोध

 इंटर-टर्न क्षमता

 पीसीबी या आवास के लिए क्षमता

 लीड इंडक्टेंस

 त्वचा-प्रभाव और निकटता-प्रभाव नुकसान

 विकिरण और आसन्न संरचनाओं के साथ युग्मन

अपेक्षाकृत कम आवृत्तियों पर, इंडक्टिव शब्द हावी हो सकता है। जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, ये परजीवी प्रभाव धीरे-धीरे घटक की प्रतिबाधा को बदलते हैं।

HALT20005 को  120 nH ±20%  के इंडक्टेंस,  0.05 मिमी तार व्यास , अधिकतम करंट  200 mA , ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज  200 मेगाहर्ट्ज से 40 गीगाहर्ट्ज , और ऑपरेटिंग तापमान रेंज  -55°C से +125°C  के साथ निर्दिष्ट किया गया है। ये मान उत्पाद की नाममात्र डिजाइन सीमा का वर्णन करते हैं, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि घटक 200 मेगाहर्ट्ज से 40 गीगाहर्ट्ज तक हर आवृत्ति पर एक आदर्श 120 एनएच इंडक्टर के रूप में व्यवहार करता है।माइक्रोवेव आवृत्तियों पर पारंपरिक इंडक्टर मॉडल गलत क्यों हो जाते हैंएक आदर्श इंडक्टर के लिए, रिएक्टेंस को आमतौर पर इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:XL=2πfLX_L=2\pi fLXL​=2πfL इस समीकरण के अनुसार, आवृत्ति बढ़ने पर इंडक्टिव रिएक्टेंस बढ़ता है। उदाहरण के लिए, एक 120 एनएच आदर्श इंडक्टर सैद्धांतिक रूप से कुछ सौ मेगाहर्ट्ज की तुलना में कई गीगाहर्ट्ज पर अधिक प्रतिबाधा प्रस्तुत करेगा।परिणाम प्रभावित हो सकता है:एक सरलीकृत उच्च-आवृत्ति समतुल्य सर्किट में आम तौर पर शामिल होता है:·इंडक्टेंस LLL ·श्रृंखला प्रतिरोध RsR_sRs​

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परजीवी क्षमता CpC_pCp​

परजीवी क्षमता मोड़ों के बीच, वाइंडिंग और माउंटिंग सतह के बीच, और घटक और आसपास की प्रवाहकीय संरचनाओं के बीच मौजूद होती है।

जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, कैपेसिटिव रिएक्टेंस घटता है। अंततः, इंडक्टिव और कैपेसिटिव प्रभाव एक अनुनाद स्थिति बनाने के लिए पर्याप्त रूप से बातचीत करते हैं।

आरएफ इंडक्टर की स्व-अनुनाद आवृत्ति क्या है?

स्व-अनुनाद आवृत्ति, जिसे आमतौर पर SRF के रूप में संक्षिप्त किया जाता है, वह आवृत्ति है जिस पर इंडक्टर की प्रभावी इंडक्टिव रिएक्टेंस और परजीवी कैपेसिटिव रिएक्टेंस एक दूसरे को संतुलित करते हैं।

पहले प्रमुख SRF से नीचे, घटक आम तौर पर मुख्य रूप से एक इंडक्टर के रूप में व्यवहार करता है।

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लीड लंबाई

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ग्राउंड स्पेसिंग

·आसन्न धातु ·चिपकने वाला और समर्थन सामग्री ·कैलिब्रेशन संदर्भ तल

अनुनाद से ऊपर, एक पारंपरिक लंपट-इंडक्टर मॉडल पर्याप्त नहीं हो सकता है। घटक कैपेसिटिव, वितरित, या बहु-अनुनाद व्यवहार प्रदर्शित कर सकता है।

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 एक अधिक सटीक व्याख्या यह है कि घटक को निर्दिष्ट उच्च-आवृत्ति सीमा के भीतर उपयोग के लिए डिजाइन और मूल्यांकन किया गया है, जबकि अंतिम उपयुक्तता को ग्राहक के वास्तविक सर्किट और माउंटिंग कॉन्फ़िगरेशन में सत्यापित किया जाना चाहिए।

 शंक्वाकार आकार का मुख्य लाभ यह है कि यह एक वाइंडिंग बनाता है जिसमें इसकी लंबाई के साथ व्यास, मोड़ ज्यामिति और वितरित परजीवी पैरामीटर बदलते रहते हैं।

एक पारंपरिक बेलनाकार एयर-कोर इंडक्टर का व्यास अपेक्षाकृत समान होता है। इसलिए इसके मोड़ों में अधिक समान इंडक्टेंस और कैपेसिटेंस संबंध होते हैं।

एक शंक्वाकार वाइंडिंग अलग है। क्योंकि इसकी ज्यामिति संकीर्ण छोर से चौड़े छोर तक धीरे-धीरे बदलती है, कॉइल के विभिन्न खंड विभिन्न स्थानीय इंडक्टिव और कैपेसिटिव विशेषताओं में योगदान करते हैं।यह अनुनाद को समाप्त नहीं करता है। इसके बजाय, बदलती ज्यामिति सभी परजीवी प्रभावों को एक संकीर्ण अनुनाद के आसपास केंद्रित करने के बजाय एक व्यापक आवृत्ति रेंज में अनुनाद व्यवहार को वितरित करने में मदद कर सकती है।व्यावहारिक रूप से, घटक एक एकल पूर्ण लंपट तत्व के बजाय एक वितरित आरएफ संरचना की तरह अधिक व्यवहार करता है।

 वास्तविक प्रदर्शन अभी भी निर्भर करता है:

 मोड़ गिनती

 शंकु कोण

 न्यूनतम और अधिकतम व्यास

 तार व्यास

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मोड़ रिक्ति

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लीड ज्यामिति

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स्थापना अभिविन्यास

·आसन्न ट्रांसमिशन-लाइन संरचना इसलिए, “शंक्वाकार” का मतलब स्वचालित रूप से “बेहतर” नहीं है। घटक ज्यामिति को आवश्यक बैंडविड्थ, वर्तमान, प्रतिबाधा और यांत्रिक लेआउट से मेल खाना चाहिए।

बायस टी सर्किट में शंक्वाकार इंडक्टर्स का उपयोग क्यों किया जाता है

एक ब्रॉडबैंड शंक्वाकार इंडक्टर के सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में से एक बायस टी है।

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 एक सरलीकृत बायस टी में आम तौर पर शामिल होता है:

 डीसी को ब्लॉक करने के लिए आरएफ शाखा में एक कैपेसिटर;

 आरएफ को ब्लॉक करने के लिए डीसी शाखा में एक इंडक्टर या आरएफ चोक;

 सक्रिय डिवाइस या ट्रांसमिशन लाइन से जुड़ा एक सामान्य पोर्ट।

 व्यवहार में, डिजाइन चुनौती उच्च इंडक्टेंस मान का चयन करने से अधिक जटिल है।

उच्च नाममात्र इंडक्टेंस कम आवृत्तियों पर प्रतिबाधा में सुधार कर सकता है, लेकिन यह भी पेश कर सकता है:

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उच्च परजीवी क्षमता ··

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 इसलिए, एक ब्रॉडबैंड शंक्वाकार इंडक्टर उपयोगी है क्योंकि इसकी वितरित ज्यामिति डीसी करंट पथ प्रदान करते हुए एक व्यापक बैंड पर आरएफ चोकिंग का समर्थन कर सकती है।

HALT20005 के लिए, निर्दिष्ट अधिकतम करंट  200 mA  है। इस मान को हर ऑपरेटिंग स्थिति के लिए अनुशंसित करंट के बजाय अधिकतम उत्पाद रेटिंग के रूप में माना जाना चाहिए। थर्मल वृद्धि, परिवेश तापमान, माउंटिंग विधि और सर्किट विश्वसनीयता आवश्यकताओं पर भी विचार किया जाना चाहिए।

 माइक्रोवेव आवृत्तियों पर, पारंपरिक प्रतिरोध, इंडक्टेंस और कैपेसिटेंस माप अक्सर अपर्याप्त होते हैं। इंजीनियर आम तौर पर एस-पैरामीटर को मापने के लिए एक वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक का उपयोग करते हैं।

 सबसे प्रासंगिक माप में आम तौर पर शामिल हैं:

 एस11 इंगित करता है कि इनपुट पोर्ट पर कितना ऊर्जा परावर्तित होता है।

एस11 में परिवर्तन प्रकट कर सकता है:

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प्रतिबाधा बेमेल

 अनुनाद व्यवहार

 फिक्स्चर इंटरैक्शन

 माउंटिंग ओरिएंटेशन के कारण परिवर्तन

 एस21: फॉरवर्ड ट्रांसमिशन

 एक श्रृंखला या फिक्स्चर-आधारित परीक्षण में, एस21 का उपयोग ट्रांसमिशन हानि या सिग्नल क्षीणन का निरीक्षण करने के लिए किया जा सकता है। एक आरएफ चोक मूल्यांकन में, अवांछित शाखा में कम ट्रांसमिशन मजबूत आरएफ अलगाव का संकेत दे सकता है, लेकिन सटीक व्याख्या इस बात पर निर्भर करती है कि परीक्षण के दौरान घटक कैसे जुड़ा हुआ है।

टेस्ट फिक्स्चर क्यों मायने रखता है

कई गीगाहर्ट्ज पर, फिक्स्चर मापा विद्युत प्रणाली का हिस्सा है।परिणाम प्रभावित हो सकता है:·

कनेक्टर लॉन्च ज्यामिति

·माइक्रोस्ट्रिप आयाम ·

ग्राउंड निरंतरता

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सोल्डर-जॉइंट लंबाई

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कैलिब्रेशन गुणवत्ता

 संदर्भ-तल स्थिति

 फिक्स्चर अनुनाद

 लीड प्लेसमेंट