Сиань, Китай — HOAN Microwave расширила свои возможности по производству заказных ВЧ-катушек для поддержки ВЧ и СВЧ-проектов, где стандартные каталожные индукторы не могут соответствовать электрическим, механическим требованиям или требованиям интеграции с печатной платой. Возможности включают миниатюрные катушки с воздушным сердечником, заказные индукторы с высоким Q и широкополосные конические намоточные структуры, с поддержкой от разработки намотки до ВЧ-характеризации.

На частотах ГГц изменение катушки на несколько витков может решить одну проблему и создать другую.

Увеличение числа витков увеличивает индуктивность, но также может увеличить межвитковую емкость и приблизить первое собственное резонансное частоту к рабочему диапазону. Уменьшение длины катушки может сэкономить место на печатной плате, изменяя шаг и ВЧ-импеданс. Более длинные выводы могут упростить сборку, но вносят дополнительную индуктивность после установки.

Поэтому для разработки заказных ВЧ-катушек геометрия намотки должна рассматриваться вместе с целевой частотой, Q, током и доступным установочным пространством.

Заказные индукторы с воздушным сердечником для ВЧ-проектов на ГГц

HOAN производит миниатюрные индукторы с воздушным сердечником с настраиваемыми размерами намотки и структурами выводов.

Опубликованные проекты HOAN иллюстрируют, как относительно небольшие физические изменения могут привести к созданию различных ВЧ-компонентов:

Для HALA2000303R в опубликованной спецификации указана собственная резонансная частота выше 22 ГГц, в то время как указанный рабочий диапазон составляет 1–18 ГГц.

Это различие имеет значение. Первую собственную резонансную частоту не следует автоматически рассматривать как допустимый предел частоты ВЧ-катушки.

Требуемый импеданс, Q и установленная характеристика могут стать неприемлемыми до достижения первого резонанса.

Заказная геометрия намотки для ограничений по собственной резонансной частоте, Q и размеру

Упрощенная ВЧ-катушка содержит больше, чем ее номинальная индуктивность.

Ее электрическое поведение также включает сопротивление проводника и распределенную паразитарную емкость:

L + R + Cp

Приблизительная первая собственная резонансная частота может быть выражена как:

fSRF ≈ 1 / (2π√LCp)

Увеличение индуктивности путем добавления витков может также увеличить Cp, в зависимости от расстояния между витками и геометрии намотки.

Например, в компактной схеме смещения дополнительные витки могут обеспечить более высокий импеданс на нижнем конце требуемого диапазона, приближая резонанс к верхнему концу.

Поэтому заказная разработка может включать корректировку:

· количество витков;

· диаметр провода;

· диаметр намотки;

· шаг намотки;

· длина и ориентация выводов;

· механический корпус;

· токовая нагрузка;

· требуемая рабочая частота.

Для приложений, где потери критичны, высококачественный заказной индуктор может потребовать иного баланса между размером проводника, количеством витков и размерами намотки, чем катушка, оптимизированная в первую очередь для максимальной индуктивности в ограниченном пространстве.

Конические намоточные структуры предоставляют еще один вариант для широкополосных ВЧ-дросселей. Их изменяющаяся геометрия намотки может использоваться там, где обычная цилиндрическая катушка не обеспечивает требуемую комбинацию широкополосной характеристики, импеданса и доступного установочного пространства.

От геометрии намотки до измеренной ВЧ-характеристики

Катушка может соответствовать своему целевому значению индуктивности на LCR-метре и все равно вести себя по-разному после установки на СВЧ-печатную плату.

На более высоких частотах эффективная структура ближе к:

ВЧ-катушка + выводы + паяные соединения + контактные площадки печатной платы + линия передачи

Емкость контактных площадок и дополнительная индуктивность выводов могут сместить установленную резонансную характеристику от измерения только компонента.

Это становится особенно важным для:

· схем смещения ВЧ-усилителей;

· СВЧ-согласующих цепей;

· широкополосных ВЧ-дросселей;

· высокоскоростных входных каскадов приемников;

· коммуникационных модулей;

· оборудования для тестирования и измерений.

HOAN использует высокочастотное измерительное оборудование, включая векторные анализаторы цепей, для характеризации ВЧ-компонентов.

Для выбранных ВЧ-индукторов также могут быть предоставлены данные S2P Touchstone, чтобы инженеры могли оценивать зависимое от частоты поведение в программном обеспечении для ВЧ-моделирования, вместо того чтобы полагаться только на идеальную модель сосредоточенной индуктивности.

В ADS, HFSS или другом рабочем процессе ВЧ-моделирования модель S2P может обеспечить более реалистичное представление охарактеризованного компонента при приближении рабочей частоты к верхнему концу ее указанного диапазона.

Почему информация о печатной плате важна в проекте заказной ВЧ-катушки

Запрос на «20 нГн» не содержит достаточной информации для многих СВЧ-проектов.

Две катушки с одинаковой номинальной индуктивностью могут вести себя по-разному из-за:

количества витков, шага, диаметра проводника, геометрии выводов и паразитных элементов монтажа.

Информация о печатной плате становится особенно ценной, когда:

· рабочая частота близка к собственной резонансной частоте компонента;

· длина выводов должна быть минимизирована;

· доступная площадь ограничена;

· катушка используется в согласующей цепи;

· цепь требует контролируемого импеданса в широком диапазоне.

Макет печатной платы или чертеж модуля могут выявить ограничения, которые не видны только из спецификации индуктивности.

Например, вращение или изменение положения вывода для установки в компактный модуль может изменить установленную паразитарную структуру. На нескольких ГГц эта механическая регулировка также может стать ВЧ-регулировкой.

Параметры ВЧ-катушки для заказной разработки

Предоставление основных условий проектирования в начале работы сокращает ненужные итерации прототипирования.

Затем прототип может быть оценен по индуктивности, геометрии и ВЧ-характеристике до фиксации параметров намотки для производства.

Если измеренный резонанс или импеданс не соответствуют требованиям схемы, изменения в количестве витков, шаге, диаметре или геометрии выводов могут быть оценены в ходе следующей итерации.

Поддержка схем смещения ВЧ, согласующих цепей и СВЧ-модулей

Заказные ВЧ-катушки обычно рассматриваются, когда стандартный компонент соответствует одному требованию, но не другому.

Схема смещения может требовать более широкополосного импеданса.

Согласующая цепь может нуждаться в небольшой индуктивности с низкими потерями.

Компактный СВЧ-модуль может иметь почти нулевую свободу для длины выводов или ориентации компонента.

В этих случаях выбор только по номинальной индуктивности оставляет слишком много ВЧ-поведения неопределенным.

Возможности HOAN по производству заказных ВЧ-катушек предназначены для более тесной связи конструкции намотки с конечными электрическими и механическими требованиями схемы.