中国西安 — HOAN Microwave は、標準的なカタログインダクタでは電気的、機械的、または PCB 統合の要件を満たせない RF およびマイクロ波設計をサポートするために、カスタム RF コイルの製造能力を拡張しました。この機能は、ミニチュア空芯コイル、高 Q カスタムインダクタ、および広帯域円錐巻き構造を対象としており、巻き開発から RF 特性評価までをサポートします。

GHz 周波数では、コイルを数ターン変更すると、ある問題を解決して別の問題を引き起こす可能性があります。

ターン数を増やすとインダクタンスが増加しますが、ターン間静電容量も増加し、最初の自己共振周波数が動作帯域に近づく可能性があります。コイルを短くすると PCB スペースを節約できますが、ピッチと RF インピーダンスが変化します。リードを長くすると組み立てが容易になりますが、取り付け後にインダクタンスが追加されます。

したがって、カスタム RF コイル開発では、巻き形状をターゲット周波数、Q、電流、および利用可能な設置スペースと合わせて考慮する必要があります。

GHz RF 設計用のカスタム空芯インダクタ

HOAN は、構成可能な巻き寸法とリード構造を備えたミニチュア空芯インダクタを製造しています。

公開されている HOAN の設計は、比較的わずかな物理的変更で異なる RF コンポーネントを生成できることを示しています。

HALA2000303R の場合、公開されている仕様では SRF が 22 GHz 以上と記載されていますが、指定された動作範囲は 1～18 GHz です。

その区別は重要です。最初の自己共振周波数は、RF コイルの使用可能な周波数制限として自動的に扱われるべきではありません。

必要なインピーダンス、Q、および取り付け後の応答は、最初の共振に達する前に許容できなくなる可能性があります。

SRF、Q、およびサイズ制約のためのカスタム巻き形状

単純化された RF コイルは、公称インダクタンス以上のものを含みます。

その電気的挙動には、導体抵抗と分布寄生静電容量も含まれます。

L + R + Cp

最初の自己共振周波数の近似値は次のように表すことができます。

fSRF ≒ 1 / (2π√LCp)

ターン数を増やしてインダクタンスを増やすと、ターン間隔と巻き形状によっては Cp も増加する可能性があります。

たとえば、コンパクトなバイアスネットワークでは、追加のターンは、必要な帯域の下端でより高いインピーダンスを提供する一方で、共振を上端に近づける可能性があります。

したがって、カスタム開発には次の調整が含まれる場合があります。

・ ターン数;

・ ワイヤ径;

・ 巻き径;

・ 巻きピッチ;

・ リード長と配向;

・ 機械的エンベロープ;

・ 電流容量;

・ 必要な動作周波数。

損失が重要なアプリケーションでは、高 Q カスタムインダクタは、限られたスペースで最大のインダクタンスを主に最適化されたコイルとは異なる、導体サイズ、ターン数、および巻き寸法のバランスが必要になる場合があります。

円錐巻き構造は、広帯域 RF チョークアプリケーションの別のオプションを提供します。その変化する巻き形状は、従来の円筒形コイルが広帯域応答、インピーダンス、および利用可能な設置スペースの必要な組み合わせを提供しない場合に使用できます。

巻き形状から測定された RF パフォーマンスまで

LCR メーターでインダクタンスのターゲットを満たすコイルでも、マイクロ波 PCB に取り付けた後に異なる動作をする可能性があります。

より高い周波数では、実効構造は次のようになります。

RF コイル + リード + はんだ接合部 + PCB パッド + 伝送線路

パッド静電容量と追加のリードインダクタンスは、取り付け後の共振応答をコンポーネント単独の測定からずらす可能性があります。

これは、次の場合に特に重要になります。

・ RF アンプバイアスネットワーク;

・ マイクロ波整合回路;

・ 広帯域 RF チョーク;

・ 高速レシーバーフロントエンド;

・ 通信モジュール;

・ テストおよび測定機器。

HOAN は、ベクトルネットワークアナライザを含む高周波測定機器を使用して、RF コンポーネントの特性評価を行っています。

選択された RF インダクタについては、S2P Touchstone データも提供できるため、エンジニアは理想的な集中定数インダクタモデルにのみ依存するのではなく、RF シミュレーションソフトウェアで周波数依存の挙動を評価できます。

ADS、HFSS、またはその他の RF シミュレーションワークフローでは、S2P モデルは、動作周波数が指定された帯域の上限に近づくにつれて、特性評価されたコンポーネントのより現実的な表現を提供できます。

カスタム RF コイルプロジェクトで PCB 情報が重要な理由

「20 nH」という要求は、多くのマイクロ波設計では十分な情報ではありません。

公称インダクタンスが同じ 2 つのコイルでも、次の理由で異なる動作をする可能性があります。

ターン数、ピッチ、導体径、リード形状、および取り付け時の寄生効果。

PCB 情報は、特に次の場合に価値があります。

・ 動作周波数がコンポーネント SRF に近い場合;

・ リード長を最小限に抑える必要がある場合;

・ 利用可能なフットプリントが厳しく制限されている場合;

・ コイルが整合ネットワークで使用される場合;

・ 回路が広い帯域で制御されたインピーダンスを必要とする場合。

PCB レイアウトまたはモジュール図は、インダクタンス仕様だけでは見えない制約を明らかにすることができます。

たとえば、コンパクトなモジュールに収まるようにリードを回転または再配置すると、取り付け後の寄生構造が変化する可能性があります。数 GHz では、その機械的調整も RF 調整になる可能性があります。

カスタム開発のために提供すべき RF コイルパラメータ

設計条件の主なものを最初から提供することで、不要なプロトタイプレビジョンを減らすことができます。

その後、プロトタイプは、生産用の巻きパラメータを固定する前に、インダクタンス、形状、および RF 応答について評価できます。

測定された共振またはインピーダンスが回路で必要とされる場所に収まらない場合は、次のリビジョン中にターン数、ピッチ、直径、またはリード形状の変更を評価できます。

RF バイアス、整合、およびマイクロ波モジュール設計のサポート

標準コンポーネントが 1 つの要件を満たしても、別の要件を満たさない場合に、カスタム RF コイルが一般的に検討されます。

バイアスネットワークは、より広帯域のインピーダンスを必要とする場合があります。

整合回路は、低損失の小さなインダクタンスを必要とする場合があります。

コンパクトなマイクロ波モジュールでは、リード長またはコンポーネントの配向の自由度がほとんどない場合があります。

これらの場合、公称インダクタンスのみで選択すると、RF 挙動の多くが未定義のままになります。

HOAN のカスタム RF コイル製造能力は、巻き設計を回路の最終的な電気的および機械的要件により密接に結び付けることを目的としています。