10GHz에서 튜닝된 매칭 네트워크는 코일 리드 길이 또는 장착 각도의 작은 변화만으로도 이동할 수 있습니다. 이러한 주파수에서는 공칭 nH 값만으로 인덕터를 선택하는 것은 위험합니다.

에어 코어 인덕터는 자기 코어 없이 작은 인덕턴스 값을 제공하기 때문에 RF 매칭, 필터링 및 공진 네트워크에서 널리 사용됩니다. 이는 자기 코어 포화 및 코어 관련 손실을 제거하지만 고주파 제한을 제거하지는 않습니다. Q, 자체 공진 주파수(SRF), 기생 커패시턴스 및 PCB 레이아웃은 여전히 코일이 실제 회로에서 어떻게 작동하는지를 결정합니다.

RF 주파수에서 에어 코어 인덕터의 한계는 무엇입니까?

실용적인 RF 코일은 다음을 포함하는 등가 회로로 더 잘 표현됩니다:

L — 코일 인덕턴스

Rs — 권선 및 도체 손실

Cp — 턴과 주변 구조물 간의 기생 커패시턴스

주파수가 증가함에 따라 Cp는 점점 더 중요해집니다. L과 함께 자체 공진을 생성합니다:

fSRF ≈ 1 / (2π√LCp)

이것은 단순화된 모델이며 마이크로파 코일에 대한 정확한 예측은 아닙니다. 리드 길이, PCB 패드, 분산 커패시턴스, 테스트 픽스처 및 주변 전도성 구조는 모두 측정된 공진을 이동시킬 수 있습니다.

SRF 이하에서는 장치가 주로 인덕터처럼 작동합니다. 공진 근처에서는 임피던스가 빠르게 변합니다. 공진 영역을 넘어서면 회로에서 예상하는 인덕티브 동작을 더 이상 제공하지 못할 수 있습니다.

이것이 마이크로파 애플리케이션에서 공칭 인덕턴스만보다 SRF와 주파수별 임피던스가 더 중요한 이유입니다.

Q가 중요한 이유

에어 코어 구조는 자기 코어 손실을 제거하여 적절한 RF 범위에서 높은 Q를 가능하게 합니다. 그러나 Q는 고정된 값이 아닙니다.

권선 저항, 표피 효과, 근접 효과 및 기생 결합은 모두 주파수에 따라 변합니다. 따라서 “높은 Q”로 설명된 코일은 의도된 작동 대역 주변에서 Q가 이미 떨어진 경우 부적합할 수 있습니다.

10GHz 매칭 네트워크의 경우 실제 작동 주파수 주변의 Q가 10GHz보다 훨씬 낮은 피크 Q 값보다 더 유용합니다.

에어 코어 대 기타 RF 인덕터

다른 구조는 다른 문제를 해결합니다.

따라서 에어 코어 인덕터가 자동으로 최고의 RF 인덕터는 아닙니다. 선택은 대역폭, 인덕턴스, 전류 및 필요한 임피던스 동작에 따라 달라집니다.

HALA0600503R: 7 nH RF 예시

HOAN의 HALA0600503R 에어 코어 인덕터는 마이크로파 애플리케이션을 위한 소형 코일의 실용적인 예시를 제공합니다.

6턴 권선과 0.3mm 내부 직경은 기계적 형상이 전기적 사양과 분리될 수 없는 이유를 보여줍니다. 마이크로파 주파수에서는 턴 간격, 리드 형상 및 PCB 장착이 공칭 7nH 인덕턴스 주변의 기생 네트워크에 기여합니다.

5-20GHz 값은 권장 애플리케이션 주파수 범위입니다. Q, 임피던스 또는 삽입 손실 특성이 해당 범위 전체에서 일정하게 유지된다는 의미로 해석해서는 안 됩니다.

PCB 레이아웃은 RF 회로의 일부입니다

수 기가헤르츠에서는 PCB와 부품이 사실상 하나의 RF 구조로 작동합니다.

몇 가지 실용적인 규칙이 중요합니다:

리드를 짧게 유지하십시오. 추가적인 도체는 기생 인덕턴스를 증가시킵니다.

불필요하게 큰 패드를 피하십시오. 추가적인 패드 면적은 기생 커패시턴스를 증가시킬 수 있습니다.

코일 방향을 일관되게 유지하십시오. 에어 코어 코일은 노출된 전자기장을 가지고 있으므로 전송선, 접지 구조물 또는 주변 부품과의 상대적 위치를 변경하면 결합이 달라질 수 있습니다.

최종 인클로저를 확인하십시오. 차폐 커버와 주변 금속은 권선 주변의 전자기 환경을 변경할 수 있습니다.

HALA0600503R의 경우 HOAN은 코일을 RF 전송선에 대해 가능한 한 수직으로 유지할 것을 권장합니다.

데이터시트 값뿐만 아니라 설치된 코일도 확인하십시오

마이크로파 애플리케이션의 경우 벡터 네트워크 분석기(VNA)를 사용하여 대표적인 PCB 픽스처에 설치된 부품을 평가할 수 있습니다.

테스트 구성에 따라 S11은 반사 및 임피던스 동작을 평가하는 데 도움이 될 수 있으며, S21은 테스트 네트워크를 통한 전송 또는 격리 특성을 보여줄 수 있습니다.

측정은 픽스처가 정의될 때만 의미가 있습니다. PCB 재질, 전송선 형상, 보정 기준면, 납땜 및 코일 위치는 모두 결과에 영향을 미칠 수 있습니다.

프로토타입 검증 중에 의도된 장착 조건을 먼저 측정하십시오. 그런 다음 리드 길이를 변경하거나 최종 차폐 구조를 도입한 후 측정을 반복하십시오. 상당한 응답 변화는 설치 기생이 회로 동작에 실질적으로 기여하고 있음을 나타냅니다.

자주 묻는 질문

고주파 RF 회로에서 에어 코어 인덕터를 사용하는 이유는 무엇입니까?

자기 코어 포화 또는 코어 관련 손실 없이 작은 인덕턴스 값을 제공합니다. 이는 Q와 고주파 동작이 중요한 RF 매칭, 필터링 및 공진 네트워크에서 유용합니다.

에어 코어 인덕터는 자체 공진 주파수를 가집니까?

예. 권선 턴과 주변 구조물 간의 기생 커패시턴스는 코일 인덕턴스와 상호 작용하여 자체 공진을 생성합니다.

에어 코어 또는 원뿔형 인덕터: 어떤 것을 사용해야 합니까?

정의된 RF 대역에서 작은 인덕턴스와 제어된 동작이 필요한 경우 에어 코어 인덕터를 사용하십시오. 원뿔형 인덕터는 일반적으로 바이어스 네트워크에서 광대역 RF 초킹에 더 적합합니다.

RF 설계를 위한 에어 코어 인덕터 선택

마이크로파 회로의 경우 인덕턴스 값 이상으로 시작하십시오.

작동 주파수, 필요한 인덕턴스, 전류, 사용 가능한 PCB 공간 및 장착 요구 사항을 HOAN에 제공하십시오. PCB 레이아웃 정보는 기존 에어 코어 인덕터 또는 맞춤형 코일 형상이 애플리케이션에 더 적합한지 평가하는 데 도움이 될 수도 있습니다.