26 نانوهن سلف سیم‌پیچ هوایی با ظرفیت خازنی پارازیتی کم، چوک هسته هوایی، مقاوم در برابر محیط‌های خشن

هالا ۱۲۰۳۰۳ آر ۲۶ نانوهن سلف هسته هوایی با ظرفیت خازنی پارازیتی کم، پهنای باند عبور مسطح، ایمنی در برابر محیط‌های خشن و توان RF

ظرفیت خازنی پارازیتی در سلف‌ها: محدود کننده پهنای باند پنهان

هر سلف فیزیکی همچنین یک خازن است. فاصله بین دورهای سیم‌پیچ مجاور، ظرفیت خازنی پارازیتی بین دورها را ایجاد می‌کند که همراه با اندوکتانس، یک تشدیدگر LC موازی را تشکیل می‌دهد. در فرکانس تشدید خودی (SRF)، این تشدیدگر یک مدار باز را نشان می‌دهد - در این نقطه، قطعه دیگر به عنوان سلف عمل نمی‌کند. در زیر SRF اما در نزدیکی آن، اندوکتانس مؤثر به دلیل تشدید موازی که امپدانس را به سمت بالا می‌کشد، افزایش می‌یابد و پاسخ فرکانسی را تحریف کرده و یک پهنای باند عبور غیرمسطح ایجاد می‌کند که عملکرد پارامتر S پهن‌باند را خراب می‌کند.

سلف هسته هوایی ۱۲ دور HALA1200303R 26nH ±20% حداقل ظرفیت خازنی پارازیتی را از طریق هندسه مارپیچی تک لایه با فاصله هوایی خود به حداقل می‌رساند. با سیم مسی لعاب‌دار ۰.۰۳ میلی‌متر (۳۰ میکرومتر) که روی یک ماندرل ۰.۳۰ میلی‌متری پیچیده شده است، فاصله بین دورها نسبت به قطر هادی بزرگ است - برعکس هندسه تنگ و با ظرفیت خازنی بالا در سلف‌های تراشه‌ای چند لایه. دی‌الکتریک هوا بین دورها (εr = 1.0) کمترین ظرفیت خازنی بین دورها را برای یک هندسه معین فراهم می‌کند. نتیجه: یک پهنای باند عبور مسطح و بدون تشدید از ۱.۵ گیگاهرتز تا ۱۸ گیگاهرتز بدون هیچ گونه شکاف تشدید پارازیتی در باند. در ۱۸ گیگاهرتز - حد بالای عملیاتی - حاشیه SRF تضمین می‌کند که امپدانس سلف همچنان تحت سلطه راکتانس سلفی (+j2.94kΩ در ۱۸ گیگاهرتز برای ۲۶ نانوهن) است، نه ظرفیت خازنی پارازیتی.چرا پهنای باند عبور مسطح مهم است: مقایسه هسته هوایی ۱۲ دور با تراشه ۱۲ لایهیک مارپیچ هسته هوایی ۱۲ دور دقیقاً ۱۱ شکاف بین دور دارد. هر شکاف یک ظرفیت خازنی کوچک و به خوبی مشخص شده را به خود اختصاص می‌دهد و تمام شکاف‌ها در طول مارپیچ به طور مؤثر در سری قرار دارند - ظرفیت خازنی پارازیتی کل، ترکیب سری ۱۱ ظرفیت خازنی کوچک است که منجر به مقداری در حدود ۱۰-۲۰ فمتوفاراد می‌شود. یک سلف تراشه‌ای فریت ۱۲ لایه دارای لایه‌های هادی مدفون همپوشان است که در آن هر جفت لایه یک خازن صفحه موازی با دی‌الکتریک سرامیکی نازک (۱۰-۲۰ میکرومتر) با εr بالا (εr ≈ 10-15) تشکیل می‌دهد. ظرفیت خازنی پارازیتی کل در حدود ۱۰۰-۳۰۰ فمتوفاراد است - ۱۰-۱۵ برابر بیشتر از معادل هسته هوایی.

این تفاوت ظرفیت خازنی ۱۰-۱۵ برابری پیامدهای عمیقی برای عملکرد پهن‌باند دارد. SRF یک سلف ۲۶ نانوهن با ظرفیت خازنی پارازیتی ۲۰۰ فمتوفاراد تقریباً ۲.۲ گیگاهرتز است - که به خوبی در باند عملیاتی ۱.۵-۱۸ گیگاهرتز قرار دارد و باعث ایجاد تشدید خودی در باند می‌شود که سلف را پس از ۲ گیگاهرتز غیرقابل استفاده می‌کند. HALA1200303R با ظرفیت خازنی پارازیتی ۱۵ فمتوفاراد دارای SRF بالاتر از ۸ گیگاهرتز است - که یک پهنای باند عبور تمیز و مسطح را در کل محدوده طراحی ۱.۵-۱۸ گیگاهرتز فراهم می‌کند. برای طراحی‌های تله بایاس پهن‌باند، شبکه تطبیق و فیلتر که در آن امپدانس ثابت در طول یک دهه پهنای باند غیرقابل مذاکره است، این تفاوت بین یک طراحی کارآمد و یک طراحی غیرکارآمد است.

قابلیت تحمل توان بالای RF و استقامت ولتاژ

در ۱.۵ گیگاهرتز، یک سلف ۲۶ نانوهن راکتانس سلفی j245Ω را نشان می‌دهد. در یک تله بایاس GaN PA که ۲۰۰۰ میلی‌آمپر جریان DC با ولتاژ درین ۲۸ ولت را حمل می‌کند، ولتاژ RF در سراسر سلف جمع برداری بایاس DC و نوسان RF است. با توان RF ۱۰ وات (۴۰dBm) در بار ۵۰ اهم، حداکثر ولتاژ RF تقریباً ۳۱.۶ ولت است - به علاوه آفست DC ۲۸ ولت - برای حداکثر ولتاژ کل نزدیک به ۶۰ ولت در پایانه‌های سلف. HALA1200303R هسته هوایی این را با حاشیه قابل توجهی مدیریت می‌کند زیرا:

عدم اشباع هسته:

بایاس DC ۲۰۰ میلی‌آمپر باعث تغییر نفوذپذیری صفر می‌شود. کل اندوکتانس ۲۶ نانوهن برای ایزولاسیون RF در تمام جریان‌های بایاس در دسترس است و j245Ω را در ۱.۵ گیگاهرتز صرف نظر از نقطه کار DC حفظ می‌کند.

• شکست دی‌الکتریک هوا: هوا دارای استحکام دی‌الکتریک تقریباً ۳ کیلو ولت بر میلی‌متر است. فاصله بین دورهای مارپیچ ۱۲ دور (تقریباً ۲۵-۳۰ میکرومتر بین دورهای مجاور) ولتاژ شکست >۷۵ ولت را فراهم می‌کند - که به راحتی از حداکثر ولتاژ ۶۰ ولت توسعه یافته در سناریوی PA فراتر می‌رود.
• مدیریت حرارتی در ۲۰۰ میلی‌آمپر: مقاومت DC مارپیچ سیم ۰.۰۳ میلی‌متری ۱۲ دور تقریباً ۰.۸-۱.۲ اهم است. در ۲۰۰ میلی‌آمپر، گرمای I²R تقریباً ۴۰-۴۸ میلی‌وات است - که به خوبی در ظرفیت اتلاف حرارتی ساختار هسته هوایی قرار می‌گیرد. هیچ هسته فریتی برای گرم شدن و تغییر نفوذپذیری با دما وجود ندارد.
• ایمنی در برابر محیط‌های خشن و تشعشعHALA1200303R به طور ذاتی در برابر مکانیزم‌های تخریب محیطی که بر اجزای پسیو مبتنی بر هسته فریت و نیمه‌هادی تأثیر می‌گذارند، ایمن است:

مقاومت در برابر تشعشع:

هسته هوایی بر اساس ثابت بنیادی μ0 = 4π*10⁻⁷ H/m کار می‌کند. هیچ پیوند نیمه‌هادی برای انباشت دوز یونیزاسیون کل (TID) وجود ندارد، هیچ شبکه بلوری برای تحمل آسیب جابجایی وجود ندارد و هیچ ساختار دامنه مغناطیسی برای مختل شدن توسط اثرات تک رویداد وجود ندارد. اندوکتانس یک ثابت هندسی و فضای آزاد است - در هیچ محیط تشعشعی تغییر نمی‌کند.

• رطوبت متراکم: سیم مسی لعاب‌دار ۳۰ میکرومتری توسط یک پوشش عایق پلی‌اورتان پیوسته محافظت می‌شود. هسته هوایی خود نمی‌تواند رطوبت را جذب کند (هیچ فریتی متخلخل برای اشباع وجود ندارد). پوشش انطباقی پس از مونتاژ، حفاظت در برابر رطوبت را به اتصالات لحیم کاری گسترش می‌دهد.
• شوک حرارتی (-۵۵ درجه سانتی‌گراد تا +۱۲۵ درجه سانتی‌گراد): هسته هوایی دارای عدم تطابق CTE صفر بین هسته و سیم‌پیچ است - زیرا هسته‌ای وجود ندارد. مارپیچ مسی ۰.۰۳ میلی‌متری با دما آزادانه منبسط و منقبض می‌شود. پس از ۱۰۰۰ چرخه شوک حرارتی، اندوکتانس، Q و SRF در محدوده تلرانس اولیه باقی می‌مانند.
• مه و خوردگی نمک: سیم‌های از پیش لخت شده و قلع اندود شده در برابر اکسیداسیون مقاومت می‌کنند. در دمای ۲۰-۲۵ درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ۴۰-۶۰٪ نگهداری می‌شوند، قابلیت لحیم‌کاری برای ۱ سال حفظ می‌شود. برای حفاظت طولانی مدت در برابر خوردگی در محیط‌های دریایی، پوشش انطباقی پس از مونتاژ توصیه می‌شود.
• مشخصات کلیدیپارامتر

مقدار

دورها

سیم ۰.۰۳ میلی‌متری قابل مقایسه با موی انسان (۵۰-۷۰ میکرومتر) است. تمام مونتاژ دستی باید تحت میکروسکوپ استریو ≥۲۰ برابر با استفاده از موچین‌های سرامیکی ظریف ضد الکتریسیته ساکن انجام شود. فقط از طریق سرب‌ها دستکاری کنید - هرگز بدنه سیم‌پیچ ۱۲ دور را نگیرید.

• نصب عمود: محور سیم‌پیچ را دقیقاً در زاویه ۹۰ درجه نسبت به مسیر RF میکرو استریپ قرار دهید. هم‌ترازی موازی باعث ایجاد اندوکتانس متقابل پارازیتی می‌شود که پارامترهای S را تحریف کرده و ایزولاسیون کانال را کاهش می‌دهد.
• حداقل طول سرب: پس از لحیم‌کاری، سرب‌ها را به حداقل مطلق کوتاه کنید. هر میلی‌متر اضافی حدود ۰.۸-۱.۰ نانوهن اندوکتانس سری پارازیتی اضافه می‌کند - که نسبت به مقدار هدف ۲۶ نانوهن قابل توجه است.
• پروفایل لحیم‌کاری: لحیم سرب‌دار بدون سرب SAC305 یا Sn63/Pb37. دمای نوک ≤۲۶۰ درجه سانتی‌گراد، حداکثر زمان ماند ۳ ثانیه. سیم ۳۰ میکرومتری دارای جرم حرارتی حداقل است - به سرعت گرم می‌شود و عایق لعابی آن در دمای بالاتر از حدود ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد تخریب می‌شود.
• تمیز کردن پس از لحیم‌کاری: با الکل ایزوپروپیل ≥۹۹٪ زیر میکروسکوپ تمیز کنید. اطمینان حاصل کنید که هیچ باقی‌مانده فلاکس بین دورها وجود ندارد - رسانایی فلاکس باقی‌مانده، ضریب Q را در فرکانس‌های بالاتر از ۱۰ گیگاهرتز کاهش می‌دهد.
• ثابت‌سازی: پس از تنظیم RF، یک قطره ریز چسب RF با دی‌الکتریک کم (Epotek H20E، εr <3.0) اعمال کنید تا ۲-۳ دور مرکزی را کپسوله کند. پارامترهای S را پس از پخت تأیید کنید.
• کاربردهاگیرنده‌های باند SATCOM L/S/C/X/Ku: HALA1200303R تمام باندهای اصلی فرود SATCOM را از یک شماره قطعه پوشش می‌دهد: باند L (۱-۲ گیگاهرتز، j163-j327Ω)، باند S (۲-۴ گیگاهرتز، j327-j654Ω)، باند C (۴-۸ گیگاهرتز، j654Ω-j1.31kΩ)، باند X (۸-۱۲ گیگاهرتز، j1.31kΩ-j1.96kΩ) و باند Ku (۱۲-۱۸ گیگاهرتز، j1.96kΩ-j2.94kΩ). این محدوده امپدانس بیش از یک دهه، امکان طراحی یک تله بایاس واحد را برای خدمت به پایانه‌های SATCOM چند بانده بدون تغییر مقدار سلف بین باندها فراهم می‌کند. ساختار هسته هوایی ایمن در برابر تشعشع، عملکرد ثابت را در محیط‌های مداری LEO، MEO و GEO که در آن انباشت دوز یونیزاسیون کل در طول عمر ماموریت‌های چند ساله رخ می‌دهد، تضمین می‌کند.

شبکه‌های بایاس تقویت‌کننده توان RF GaAs/GaN:

• تحمل جریان DC ۲۰۰ میلی‌آمپر با عدم اشباع، تزریق بایاس گیت و درین را پشتیبانی می‌کند. پهنای باند عبور مسطح، امپدانس تله بایاس ثابت را در طراحی‌های PA چند بانده تضمین می‌کند.فیلترهای مایکروویو با تشدید بالا:
• هندسه دقیق سیم‌پیچ ۱۲ دور با حداقل ظرفیت خازنی پارازیتی، عناصر تشدیدگر با Q بالا را در توپولوژی‌های فیلتر چبیشف و بیضوی از ۱.۵ تا ۱۸ گیگاهرتز امکان‌پذیر می‌سازد.اتصالات فیبر نوری پهن‌باند:
• چوک بایاس ۲۶ نانوهن برای تزریق بایاس درایور لیزر و TIA در فرستنده‌های نوری ۲۵-۵۶ گیگابیت بر ثانیه. پهنای باند عبور مسطح، عدم وجود تشدیدهای پارازیتی در پهنای باند سیگنال را تضمین می‌کند.تست و اندازه‌گیری پهن‌باند:
• داده‌های Touchstone S2P به ازای هر لات، از کالیبراسیون دقیق پاسخ سلف از اندازه‌گیری‌های VNA در محدوده ۱۰ مگاهرتز تا ۲۰ گیگاهرتز پشتیبانی می‌کند.برای نمونه‌های ارزیابی، داده‌های مشخصه‌سازی S2P با ما تماس بگیرید یا برای بحث در مورد مقادیر اندوکتانس سفارشی در پلتفرم HALA120 با ما تماس بگیرید.