Indutores de Banda Larga de 160nH e 500mA Indutores Cônicos Robustos de Banda Larga DC 100MHz - 22GHz

Por que o projeto de Bias Tee começa com o inductor

Pergunte a qualquer engenheiro de sistemas de microondas para nomear o componente que mais freqüentemente limita a sua largura de banda, e a resposta é quase sempre a mesma: o inductor de estrangulamento de DC.O restante do circuito ̇ condensador de acoplamentoO estrangulamento é o gargalo.

Aqui está o problema fundamental: um inductor de distorção deve aparecer como um circuito aberto para RF da frequência de funcionamento mais baixa para a mais alta,enquanto conduz simultaneamente corrente contínua para o dispositivo ativoEm sistemas de banda estreita, um estrangulamento baseado em ressonador de alta Q funciona.a aproximação colapsa o mesmo elemento reativo que fornece 1 kΩ de impedância a 500 MHz irá inevitavelmente auto-resonar em algum lugar dentro da banda, produzindo uma transmissão catastrófica nula.

OHALT25008contorna esta barreira física.Em vez de tentar suprimir a capacitância parasitária num enrolamento uniforme, este componente explora a natureza distribuída de uma estrutura cónica.A capacidade parasitária existe, mas é espalhada continuamente ao longo do cônico em vez de se concentrar em uma frequência de ressonância discreta.O resultado é um estrangulamento de bias que mantém o isolamento RF-DC superior a 1.2 kΩ em toda a faixa de frequências de 100 MHz a 22,0 GHz, sem que haja uma diminuição de ressonância que interrompa a característica de transmissão S21.

Cincocentos miliampères através de um fio de 80 micrões: A história da engenharia térmica

Empurrar meio ampere através de um condutor mais fino do que um cabelo humano parece provocar uma falha térmica, mas o HALT25008 lida com isso rotineiramente.A explicação envolve quatro interações de escolhas de design:

1. A pureza do condutor é importante nesta escala.O fio de enrolamento de 0,08 mm é extraído de cobre de grau eletrônico livre de oxigênio (OFHC, 99,99% Cu).As perdas de I2R a 500 mA ascendem a aproximadamente 450 mW, gerenciáveis numa estrutura de núcleo de 3 mm com convecção natural..
2. O feedback positivo do TCR é controlado através da margem térmica.A resistividade do cobre aumenta a +0,39% por grau Celsius.O HALT25008 evita esta espiral limitando o ΔT nominal a 15°C acima do ambienteMesmo a um ambiente de +125°C, a junção permanece dentro dos limites seguros para o sistema de isolamento de poliimida (constantemente a 200°C).
3. Sem núcleo magnético, não há fonte de calor oculta.Os estranguladores de ferrita perdem energia através de histerese e correntes de redemoinho, convertendo a energia de RF em calor do núcleo que compõe a perda de DC I2R. O núcleo de ar HALT25008 tem perda de núcleo zero.Cada miliwatt de dissipação vem de um previsível, apenas a resistência de cobre calculada.
4. A geometria ao ar livre fornece resfriamento passivo.Ao contrário dos inductores em pote ou encapsulados que retêm o calor internamente, o enrolamento cônico exposto irradia e convecta livremente.5 mm de espaçamento de ar em torno do corpo da bobina é tudo o que é necessário para manter a 500 mA nominal em ambiente elevado.

Robustez Ambiental: do Encharcamento Frio ao Deserto

O hardware de RF implantado no campo vê temperaturas extremas que os bancos de laboratório nunca encontram.atingir + 85 °C de auto-aquecimento e carga solar, uma vez que o compartimento de aviônicos aqueceOs inductores de qualidade comercial falham sob estas oscilações. Os núcleos de ferrita quebram devido a desajustes CTE, fadiga das juntas de solda e fraturas do isolamento do esmalte.

O HALT25008 é resistente a todos estes mecanismos:

• Nenhuma incompatibilidade de ETC:Há apenas um material estrutural no cobre de enrolamento. Não há interface ferrita-cobre, nenhum substrato cerâmico, nenhum encapsulante epóxi preenchendo a bobina.A expansão térmica é uniforme e livre de tensões.
• Sistema de isolamento de poliimida:Ao contrário dos esmaltes convencionais de poliéster ou poliuretano que se amolecem acima de 130°C,o revestimento de poliimida no enrolamento HALT25008 mantém a resistência dieléctrica total de -55°C a +125°C continuamente, com capacidade de excursão curta a + 200 °C.
• Sobrevivência a vibrações:Um único ponto de epoxi RF de baixa emissão de gases fixa o corpo de enrolamento ao substrato, eliminando a modulação microfónica que, de outra forma, introduziria ruído AM/PM.A baixa massa da estrutura do núcleo de ar (< 5 mg) significa que, mesmo sob o método MIL-STD-202, os perfis de vibração 204, a ressonância mecânica ocorre muito acima do espectro de excitação.
• Integridade do acabamento de chumbo:O revestimento de ouro sobre lata nos cabos de cobre impede a oxidação durante o armazenamento e garante umidade constante durante a solda, mesmo após 12 meses em um pacote de waffle em sala limpa.

Desempenho medido em toda a extensão do envelope operacional de Bias Tee

Cada HALT25008 é caracterizado por uma topologia representativa de distorção: chumbo de ápice soldado a uma linha de transmissão de microstripos de 50 Ω, chumbo de base ligado a uma almofada de alimentação de CC com capacidade de desvio de banda larga,e a rede completa de duas portas medida num VNA calibrado com desinstalação TRL referente às juntas de solda:

Referência das especificações

Escolha entre o HALT25008 e o HALT20015 para o serviço de triagem de desvio

Ambos são 160 nH inductores cônicos de Hoan, mas eles resolver fundamentalmente diferentes requisitos de tee de viés:

Reunião para uma operação fiável de Bias Tee

Um inductor cônico não é um substituto drop-in para um inductor de chip.

1. Conexão de ponta:A ponta estreita do cone é a porta de alta frequência. Soldar este chumbo diretamente para o rastro de microstrip de 50 Ω com a bobina em pé perpendicular à superfície da placa.A orientação perpendicular minimiza o acoplamento magnético parasitário a traços adjacentes e correntes de redemoinho do plano do solo.
2. Disciplina de corte de chumbo:O chumbo no topo entre o filete de solda e a primeira curva de enrolamento não deve exceder 0,5 mm. Esta não é uma orientação arbitrária, cada 0,5 mm de chumbo em excesso contribui aproximadamente para 0.3 nH de indutividade em sérieUtilize cortadores de precisão sob um microscópio estéreo para obter resultados consistentes.
3. Base-end para DC:O cabo da extremidade larga conecta-se ao pad de entrada de distorção de CC.Uma rede de condensadores de bypass de banda larga (normalmente 100 pF de 10 nF de 1 μF) deve ser colocada a menos de 1 mm deste pad para evitar que RF viaje pela linha de alimentação de CC.
4. Aplicação de epoxi:Após inspecção de ambas as juntas de solda, aplicar um único micro ponto (de diâmetro de cerca de 0,3 mm) de Epotek H70E ou H65 no lado do enrolamento cônico onde entra em contacto com o substrato.O epóxi não é estrutural para corrente contínua, o seu papel é parar a vibração mecânica em escala de micrões das voltas de enrolamento que geram ruído de fase através da modulação de indutividade.
5. Perfil térmico da solda:Temperatura de ponta de 280 ∼ 320 °C. Mantenha o tempo de permanência abaixo de 3 segundos por articulação. Se estiver a retrabalhar, deixe que a bobina arrefeça completamente antes de aplicar novamente calor.suavizando e potencialmente alterando a geometria do enrolamento.

Aplicações comprovadas no campo

• Redes de injeção de distorção de corrente contínua em módulos de transceptores ópticos 100G/400G/800G (TOSA laser driver bias, ROSA TIA supply)
• Alimentação do amplificador de potência GaN-on-SiC HEMT com desvio de vazão na banda X através de transmissores de radar da banda K
• Roteamento de desvio de interruptor de diodo PIN em receptores de guerra eletrônica de banda larga
• Distribuição do viés do elemento de antena de matriz ativa escaneada eletronicamente (AESA)
• Tees de distorção de extensão de frequência VNA de onda milimétrica para caracterização do dispositivo na wafer
• Injecção criogénica de distorção do amplificador de baixo ruído (qualificada para funcionamento a partir de -55 °C de arranque a frio)

Perguntas Frequentes dos Designers de Bias Tee

P: Se eu simular meu bias tee no ADS usando o arquivo.s2p e parece perfeito, devo ainda protótipo antes de se comprometer com a produção?
R: Os dados.s2p capturam o comportamento do HALT25008 em uma fixação de microstrip caracterizada. Não modela o seu empilhamento de PCB específico, geometria de pad, espaçamento plano-terra ou acoplamento de traço adjacente.Sub 18 GHz, a correlação entre a simulação baseada em.s2p e o hardware medido é tipicamente excelente (< 1 dB de desvio S21).e recomendamos fortemente a construção de um cupom de teste curto com o seu material dielétrico exato e empilhamentoHoan pode rever o seu layout e fornecer feedback específico da aplicação.

P: Nosso sistema requer operação a 85°C ambiente com o HALT25008 passando 450 mA. É dentro da zona segura?
R: Sim. A 450 mA, a dissipação I2R é de aproximadamente 365 mW. Com ΔT de aproximadamente 12°C neste nível de corrente,A temperatura de enrolamento seria de aproximadamente 97°C a 85°C ambiente, bem dentro do limite de isolamento da poliimida e dentro da margem nominal ΔT ≤ 15°C.Para este ponto de funcionamento, não é necessária uma desvalorização.

P: O HALT25008 pode sobreviver ao refluxo sem chumbo se quisermos usá-lo num processo SMT híbrido?
R: O HALT25008 é um componente de chumbo voador, não um dispositivo de montagem na superfície, e não é classificado para exposição total ao forno de refluxo.08 mm fio isolado por poliimida pode sobreviver a curtas excursões para temperaturas de refluxo, mas a exposição prolongada acima de 320 °C corre o risco de degradação do isolamento. O método de montagem recomendado é a solda manual ou a micro-soldagem automática dos cabos de voo após o refluxo.Contacte Hoan sobre opções de embalagem personalizadas de moldura de chumbo.

P: Nosso bias tee deve passar 10W de RF através do caminho de transmissão.
R: O HALT25008 está no lado de distorção de CC do tee de distorção, não no principal caminho de transmissão de RF. A energia de RF que viaja através da microrrida de 50 Ω não passa pelo indutor.O estrangulamento só vê a tensão de RF presente na junção teeA ação do divisor de tensão RF mantém a dissipação de estrangulamento insignificante.A classificação de 500 mA refere-se apenas à corrente contínua.

P: Qual é o tempo de entrega para variantes personalizadas se precisarmos de um valor de indutividade diferente?
R: Hoan mantém uma capacidade de prototipagem de indutor cônico de giro rápido.Os prazos de produção em volume são de 8 a 12 semanas, dependendo da quantidadeContacte Hoan com a sua indutividade alvo, banda de frequência, e corrente contínua exigido para uma avaliação de viabilidade e citação.