Uma rede de correspondência sintonizada a 10 GHz pode mudar após algo tão pequeno como uma mudança no comprimento da bobina ou no ângulo de montagem.A seleção de um inductor apenas pelo seu valor nominal de nH é arriscada.

Os inductores de núcleo de ar são amplamente utilizados em correspondência de RF, filtragem e redes de ressonância porque fornecem pequenos valores de indutividade sem núcleo magnético.Isto elimina a saturação do núcleo magnético e a perda relacionada com o núcleoQ, freqüência de auto-resonância (SRF), capacitância parasitária e layout de PCB ainda determinam como a bobina se comporta no circuito real.

O que limita um inductor de núcleo de ar em frequências de RF?

Uma bobina de RF prática é melhor representada por um circuito equivalente contendo:

Indutância da bobina

Rs ?? perdas de enrolamento e de condutores

Cp ?? capacidade parasitária entre curvas e estruturas circundantes

À medida que a frequência aumenta, Cp torna-se cada vez mais importante.

fSRF ≈ 1 / (2π√LCp)

Este é um modelo simplificado, não uma previsão exata para uma bobina de microondas.os dispositivos de ensaio e as estruturas condutoras próximas podem todos deslocar a ressonância medida.

Abaixo da SRF, o dispositivo se comporta predominantemente como um indutor.pode não fornecer mais o comportamento indutivo esperado pelo circuito.

É por isso que SRF e impedância versus frequência importam mais do que a indutância nominal sozinha em aplicações de microondas.

Por que Q é importante

A construção do núcleo de ar elimina a perda do núcleo magnético, tornando possível um Q elevado em uma faixa de RF adequada.

A resistência ao enrolamento, o efeito de pele, o efeito de proximidade e o acoplamento parasitário mudam com a frequência.Uma bobina descrita como Q elevado pode, portanto, ser inadequada se o seu Q já tiver caído em torno da faixa de funcionamento pretendida..

Para uma rede de correspondência de 10 GHz, Q em torno da frequência de funcionamento real é mais útil do que um valor de pico Q medido muito abaixo de 10 GHz.

Núcleo de ar versus outros inductores de RF

Estruturas diferentes resolvem problemas diferentes.

Um inductor de núcleo de ar não é, portanto, automaticamente o melhor inductor de RF. A escolha depende da largura de banda, da indutividade, da corrente e do comportamento de impedância necessário.

HALA0600503R:Um exemplo de RF de 7 nH

O inductor de núcleo de ar HALA0600503R da HOAN fornece um exemplo prático de uma pequena bobina destinada a aplicações de microondas.

O enrolamento de seis voltas e o diâmetro interno de 0,3 mm também mostram por que a geometria mecânica não pode ser separada da especificação elétrica.Geometria de chumbo e montagem de PCB contribuem para a rede parasitária em torno da indutividade nominal de 7 nH.

O valor de 5 ̊20 GHz é a faixa de frequências recomendada para aplicação, não devendo ser interpretado no sentido de que as características Q, impedância ou inserção permanecem constantes em toda essa faixa.

O layout do PCB faz parte do circuito de RF

A vários gigahertz, o PCB e o componente funcionam efetivamente como uma estrutura de RF.

Algumas regras práticas são importantes:

O condutor extra adiciona indutividade parasitária.

Evite almofadas desnecessariamente grandes, pois a área adicional pode aumentar a capacidade parasitaria.

Uma bobina de núcleo de ar tem um campo eletromagnético exposto, por isso mudar a sua posição em relação às linhas de transmissão,estruturas de solo ou componentes próximos podem alterar a ligação.

As coberturas de escudo e o metal nas proximidades podem alterar o ambiente eletromagnético ao redor do enrolamento.

Para o HALA0600503R, a HOAN recomenda manter a bobina tão vertical quanto possível em relação à linha de transmissão de RF.

Verifique a bobina instalada, não apenas o valor da folha de dados

Para aplicações de microondas, pode ser utilizado um analisador de rede vetorial (VNA) para avaliar o componente instalado num dispositivo de PCB representativo.

Dependendo da configuração do teste, o S11 pode ajudar a avaliar o comportamento de reflexão e impedância, enquanto o S21 pode mostrar características de transmissão ou isolamento através da rede de teste.

A medição só se torna significativa quando o dispositivo é definido. O material do PCB, a geometria da linha de transmissão, o plano de referência de calibração, a solda e a posição da bobina podem afetar o resultado.

Durante a validação do protótipo, medir primeiro a condição de montagem pretendida e, em seguida, repetir a medição após alterar o comprimento do fio ou introduzir a estrutura final do escudo.Uma mudança significativa de resposta indica que os parasitas da instalação estão contribuindo materialmente para o comportamento do circuito.

Perguntas frequentes

Por que os inductores de núcleo de ar são usados em circuitos de RF de alta frequência?

Eles fornecem pequenos valores de indutividade sem saturação do núcleo magnético ou perda relacionada ao núcleo.filtragem e redes de ressonância onde Q e comportamento de alta frequência são importantes.

Os inductores de núcleo de ar têm uma frequência auto-resonante?

A capacidade parasitária entre as curvas e as estruturas circundantes interage com a indutividade da bobina e produz auto-resonância.

Núcleo de ar ou inductor cônico: qual devo usar?

Use um inductor de núcleo de ar quando for necessária uma pequena indutividade e um comportamento controlado em uma faixa de RF definida.

Escolhendo um inductor de núcleo de ar para o seu projeto de RF

Para circuitos de microondas, comece com mais do que um valor de indutividade.

Fornecer à HOAN a frequência de funcionamento, a indutividade necessária, a corrente, o espaço disponível para PCB e os requisitos de montagem.Informações sobre o layout do PCB também podem ajudar a avaliar se um inductor de núcleo de ar existente ou uma geometria de bobina personalizada é mais adequada para a aplicação.