Indutor de bobina de ar de saturação magnética zero 7nH bobina de núcleo de ar ultra Q elevado

HALA0600503R 7nH Indutor de núcleo de ar Saturação magnética zero Fator Q ultra-alto Baixa perda de inserção Alta bobina RF SRF

Por que os inductores de núcleo de ar superam o ferrito em frequências de microondas: a física da saturação zero

Todos os engenheiros de design de RF que empurraram um inductor de núcleo de ferrita para além de 1 GHz encontraram a mesma limitação fundamental: saturação magnética.A permeabilidade do material de ferrita diminui, e com ele, a indutividade colapsará potencialmente em 30-80% na corrente nominal.Esta queda de indutividade destrói catastróficamente a rede de correspondência., reduzindo simultaneamente ganho, linearidade e eficiência.

OHALA0600503R 7nH ± 20% inductor de núcleo de arElimina completamente a saturação, removendo o material do núcleo magnético e operando com permeabilidade no espaço livre (μr = 1,0),a curva de indutividade em relação à corrente é perfeitamente linear de 0 mA a 400 mA e alémNão há domínio de ferrita para saturar, não há permeabilidade de joelho para navegar, e não há necessidade de tabelas de desratização de indutividade dependente de viés.O que você mede em 0mA é exatamente o que você obtém em 300mA ¢ uma garantia nenhum inductor de ferrita pode fazer.

A Vantagem do Núcleo de Ar: Física, Não Marketing

Para entender por que isso é importante no nível do circuito, considere uma rede típica de desvio de desvio do amplificador de potência GaN. Uma fonte de desvio de 28V, 300mA passa através de um indutor de estrangulamento de RF para o dreno do transistor.O inductor deve apresentar uma impedância elevada na frequência de funcionamento (digamos 3.5GHz para 5G n78) enquanto passa a corrente de bias DC. A 300mA, um típico 7nH ferrite multilayer chip inductor perde 30-50% de sua indutividade de bias zero devido à saturação parcial do núcleo. O resultado:Impedância de RF a 3.5GHz cai de j155Ω para j77Ω

O HALA0600503R, operando a μr = 1,0 de -55°C a +125°C, mantém 7nH ± 20% independentemente da corrente CC. A 3,5 GHz, isso se traduz em impedância RF consistente j155Ω Não há não-linearidade dependente de viésEsta não é uma melhoria medida de 5%; o inductor de núcleo de ar proporciona uma diferença qualitativa fundamental no comportamento do circuito.

Fator Q Ultra-Alto: Por Que Sem Núcleo Significa Sem Perdas

O fator Q representa a relação entre a energia reativa armazenada e a energia resistiva dissipada por ciclo.

1. Perda de histerese:O circuito B-H da ferrite encerra uma área finita.
2. Perda de corrente Eddy:O fluxo magnético variável no tempo em um núcleo de ferrita condutora induz correntes circulantes que geram aquecimento I2R.Eddie correntes de perda escalas com o quadrado da frequência e o quadrado da secção transversal do núcleo.
3. Perda residual:As paredes do domínio magnético da ferrita exibem tempos de relaxamento finitos.Esta "viscosidade magnética" torna-se um grande contribuinte para a perda.

O HALA0600503R elimina todos os três mecanismos porque o "núcleo" é o ar, um dielétrico perfeito com condutividade zero, histerese magnética zero e tempo de relaxamento do domínio magnético infinito.O resultado é um fator Q excepcionalmente elevado na faixa operacional de 5-20 GHzEm uma rede de correspondência L de 28 GHz 5G mmWave onde o indutor Q determina diretamente a perda de inserção, a construção do núcleo de ar recupera 0,3-0.7dB de perda de transmissão em comparação com um inductor de chips de ferrita com o mesmo valor, operando no seu limiar de saturação.

Capacidade parasítica ultra-baixa e alta frequência de auto-resonância

Cada inductor físico é também um capacitor o espaçamento entre as voltas de enrolamento adjacentes cria uma capacidade inter-enrolamento parasitária.esta capacitância domina e o componente se comporta como um condensador, tornando-o inútil como inductor.

O HALA0600503R maximiza o SRF através de três escolhas de design deliberadas:

• Arrancamento helicoidal de 6 voltas com dielétrico de ar:A baixa constante dielétrica do ar (εr ≈ 1,0) minimiza a capacitância inter-torno em comparação com a mesma geometria incorporada na cerâmica (εr = 6-10 para alumina) ou ferrita (εr = 10-15).
• 0Fios ultrafinos de 0,05 mm:A área mínima da superfície do condutor reduz a capacitância da placa paralela entre as curvas adjacentes.Diâmetro da bobina 3mm cria um grande espaçamento turn-to-turn em relação à seção transversal do condutor.
• de um ou mais eixos,Ao contrário dos inductores de chips de camadas múltiplas, onde as camadas de condutores sobrepostas criam uma capacidade interna significativa,O HALA0600503R apresenta uma estrutura helicoidal simples, onde cada curva é adjacente a exatamente duas curvas vizinhas, sem camadas enterradas, sem modos de ressonância inesperados.

Combinados, esses recursos empurram a SRF bem acima de 20 GHz, garantindo que o indutor opere como um indutor puro em toda a faixa de frequência especificada de 5-20 GHz sem entalhes de auto-resonância na banda.Para aplicações 5G FR2 (n257: 26,5-29,5 GHz, n258: 24,25-27,5 GHz), a margem da SRF é suficiente para impedir que a frequência de funcionamento se aproxime da região de auto-resonância onde Q se degrada rapidamente.

Principais especificações

Melhores práticas de montagem de PCB

• Cimento de alumínio:O HALA0600503R possui cabos de cobre em lata retos e simétricos que são compatíveis com o processo de refluxo sem chumbo SAC305 (pico 245-250 ° C) e solda manual.Os condutores enlatados molhados em 1-2 segundos a 350 °CEste projeto simétrico de chumbo elimina as restrições de orientação durante o pick-and-place:O inductor pode ser inserido em qualquer direção com desempenho elétrico e mecânico idêntico.
• Instalação perpendicular:Orientar o eixo da bobina perpendicular ao sinal de RF.Esta orientação minimiza o acoplamento do campo magnético com traços e componentes adjacentes Mesmo um desvio de 15° da perpendicular aumenta o acoplamento de campo próximo em 2-3dB, por isso verifique o alinhamento durante a colocação.
• Duração mínima de condução:Após a solda, os cabos em excesso são cortados com a borda da placa de PCB, cada milímetro de chumbo saliente adiciona aproximadamente 0,8-1.0nH da indutividade da série parasitária uma fracção significativa da 7nH nominal que desloca a indutividade efetiva para cima e degrada o SRFPara projetos que operem acima de 15 GHz, recomenda-se uma tolerância de corte de chumbo mais apertada que ± 0,2 mm.
• Fixação mecânica:Após verificação e ajuste elétricos, aplicar um micro-ponto de adesivo RF de baixa dieléctricidade (εr < 3.0, perda tangente < 0,005 a 10 GHz) para imobilizar o corpo da bobina contra vibrações e choques mecânicos.Verificar se o adesivo está totalmente curado e não alterou a resposta S11/S21 antes do revestimento conforme.

Aplicações

• Módulos front-end 5G mmWave (n257/n258/n260):O inductor tee de desvio 7nH com saturação zero a 400mA fornece j176Ω consistentes a 28 GHz, isolando a fonte de corrente contínua do caminho de RF nas cadeias de transmissão GaN PA.
• Redes de distorção dos amplificadores de potência GaN/GaAs:A construção do núcleo de ar elimina a queda de indutividade induzida pela saturação que degrada a eficiência em tees de distorção de ferrite que operam acima de 2,4 GHz.
• Equação de impedância do transceptor óptico (100G/400G):Q ultra-alto e SRF > 20GHz permitem redes de correspondência limpas para driver de laser PAM4 25-56Gbaud e interfaces TIA onde o componente passivo Q limita diretamente a largura de banda.
• Transformadores de comunicações por satélite:Ampla gama de temperaturas de -55°C a +125°C, com desvio de permeabilidade dependente da temperatura zero (μr = 1.0 independentemente da temperatura) mantém o desempenho do filtro e da correspondência consistentes desde o arranque a frio até ao funcionamento a potência máxima.
• Equipamento de ensaio de alta velocidade:Os ficheiros S2P Touchstone fornecidos por lote permitem uma simulação precisa no ADS/HFSS/Microondas Office antes da construção de hardware essencial para projetos de blocos de banda larga e DC acima de 20 GHz.

Contacte-nos para amostras de avaliação, arquivos de dados S2P Touchstone para sua faixa de frequência específica, ou valores de indutividade personalizados na plataforma ID de 0,30 mm.