Xi’an, China — A HOAN Microwave expandiu suas capacidades de fabricação de bobinas de RF personalizadas para suportar projetos de RF e micro-ondas onde indutores de catálogo padrão não atendem aos requisitos elétricos, mecânicos ou de integração de PCB. A capacidade abrange bobinas miniatura de núcleo de ar, indutores personalizados de alto Q e estruturas de enrolamento cônico de banda larga, com suporte desde o desenvolvimento do enrolamento até a caracterização de RF.

Em frequências de GHz, mudar uma bobina em algumas voltas pode resolver um problema e criar outro.

Mais voltas aumentam a indutância, mas também podem aumentar a capacitância entre espiras e aproximar a primeira auto-ressonância da banda de operação. Encurtar uma bobina pode economizar espaço na PCB, alterando o passo e a impedância de RF. Fios mais longos podem simplificar a montagem, mas introduzem indutância adicional após a instalação.

Para o desenvolvimento de bobinas de RF personalizadas, a geometria do enrolamento deve, portanto, ser considerada em conjunto com a frequência alvo, Q, corrente e espaço de instalação disponível.

Indutores de Núcleo de Ar Personalizados para Projetos de RF de GHz

A HOAN fabrica indutores miniatura de núcleo de ar com dimensões de enrolamento e estruturas de fios configuráveis.

Projetos publicados da HOAN ilustram como mudanças físicas relativamente pequenas podem produzir componentes de RF diferentes:

Para o HALA2000303R, a especificação publicada indica uma SRF acima de 22 GHz, enquanto a faixa de operação especificada é de 1–18 GHz.

Essa distinção é importante. A primeira frequência de auto-ressonância não deve ser tratada automaticamente como o limite de frequência utilizável de uma bobina de RF.

A impedância, Q e resposta instalada exigidas podem se tornar inaceitáveis antes que a primeira ressonância seja alcançada.

Geometria de Enrolamento Personalizada para Restrições de SRF, Q e Tamanho

Uma bobina de RF simplificada contém mais do que sua indutância nominal.

Seu comportamento elétrico também inclui resistência do condutor e capacitância parasita distribuída:

L + R + Cp

A frequência aproximada de primeira auto-ressonância pode ser expressa como:

fSRF ≈ 1 / (2π√LCp)

Aumentar a indutância adicionando voltas também pode aumentar Cp, dependendo do espaçamento entre espiras e da geometria do enrolamento.

Em uma rede de polarização compacta, por exemplo, as voltas adicionais podem fornecer impedância mais alta na extremidade inferior da banda exigida, enquanto aproximam a ressonância da extremidade superior.

O desenvolvimento personalizado pode, portanto, envolver o ajuste de:

· contagem de voltas;

· diâmetro do fio;

· diâmetro do enrolamento;

· passo do enrolamento;

· comprimento e orientação dos fios;

· envelope mecânico;

· capacidade de corrente;

· frequência de operação exigida.

Para aplicações onde a perda é crítica, um indutor personalizado de alto Q pode exigir um equilíbrio diferente entre tamanho do condutor, contagem de voltas e dimensões de enrolamento do que uma bobina otimizada principalmente para indutância máxima em espaço limitado.

Estruturas de enrolamento cônico oferecem outra opção para aplicações de choque de RF de banda larga. Sua geometria de enrolamento variável pode ser usada onde uma bobina cilíndrica convencional não fornece a combinação necessária de resposta de banda larga, impedância e espaço de instalação disponível.

Da Geometria de Enrolamento ao Desempenho de RF Medido

Uma bobina pode atender à sua meta de indutância em um medidor LCR e ainda se comportar de maneira diferente após a instalação em uma PCB de micro-ondas.

Em frequências mais altas, a estrutura efetiva é mais próxima de:

Bobina de RF + fios + juntas de solda + pads de PCB + linha de transmissão

A capacitância do pad e a indutância adicional dos fios podem deslocar a resposta ressonante instalada da medição apenas do componente.

Isso se torna particularmente importante para:

· redes de polarização de amplificadores de RF;

· circuitos de casamento de micro-ondas;

· choques de RF de banda larga;

· front-ends de receptores de alta velocidade;

· módulos de comunicação;

· equipamentos de teste e medição.

A HOAN utiliza equipamentos de medição de alta frequência, incluindo Analisadores de Rede Vetorial, para caracterização de componentes de RF.

Para indutores de RF selecionados, dados S2P Touchstone também podem ser fornecidos para que os engenheiros possam avaliar o comportamento dependente da frequência em software de simulação de RF em vez de depender apenas de um modelo ideal de indutor concentrado.

Em ADS, HFSS ou outro fluxo de trabalho de simulação de RF, um modelo S2P pode fornecer uma representação mais realista do componente caracterizado à medida que a frequência de operação se aproxima da extremidade superior de sua banda especificada.

Por que as Informações da PCB São Importantes em um Projeto de Bobina de RF Personalizada

Uma solicitação de “20 nH” não define informações suficientes para muitos projetos de micro-ondas.

Duas bobinas com a mesma indutância nominal podem se comportar de maneira diferente devido a:

contagem de voltas, passo, diâmetro do condutor, geometria dos fios e parasitismo de montagem.

As informações da PCB se tornam especialmente valiosas quando:

· a frequência de operação está próxima da SRF do componente;

· o comprimento dos fios deve ser minimizado;

· a pegada disponível é rigidamente restrita;

· a bobina é usada em uma rede de casamento;

· o circuito requer impedância controlada em uma ampla banda.

Um layout de PCB ou desenho de módulo pode revelar restrições que não são visíveis apenas a partir de uma especificação de indutância.

Por exemplo, girar ou reposicionar um fio para caber em um módulo compacto pode alterar a estrutura parasita instalada. Em vários GHz, esse ajuste mecânico também pode se tornar um ajuste de RF.

Parâmetros de Bobina de RF a Fornecer para Desenvolvimento Personalizado

Fornecer as principais condições de projeto no início reduz iterações de protótipo desnecessárias.

Um protótipo pode então ser avaliado quanto à indutância, geometria e resposta de RF antes que os parâmetros de enrolamento sejam fixados para produção.

Se a ressonância ou impedância medida não cair onde o circuito a exige, mudanças na contagem de voltas, passo, diâmetro ou geometria dos fios podem ser avaliadas durante a próxima iteração.

Suporte a Projetos de Polarização de RF, Casamento e Módulos de Micro-ondas

Bobinas de RF personalizadas são comumente consideradas quando um componente padrão atende a um requisito, mas falha em outro.

Uma rede de polarização pode exigir impedância de banda mais larga.

Um circuito de casamento pode precisar de uma pequena indutância com baixa perda.

Um módulo de micro-ondas compacto pode ter quase nenhuma liberdade para comprimento de fio ou orientação do componente.

Nesses casos, selecionar apenas pela indutância nominal deixa muito do comportamento de RF indefinido.

A capacidade de fabricação de bobinas de RF personalizadas da HOAN destina-se a conectar o projeto do enrolamento mais estreitamente com os requisitos elétricos e mecânicos finais do circuito.