Xi’an, China — HOAN Microwave ha ampliado sus capacidades de fabricación de bobinas de RF personalizadas para dar soporte a diseños de RF y microondas donde los inductores de catálogo estándar no pueden cumplir con los requisitos eléctricos, mecánicos o de integración de PCB. La capacidad cubre bobinas miniatura de núcleo de aire, inductores personalizados de alto Q y estructuras de bobinado cónico de banda ancha, con soporte desde el desarrollo del bobinado hasta la caracterización de RF.

A frecuencias de GHz, cambiar una bobina en unas pocas espiras puede resolver un problema y crear otro.

Más espiras aumentan la inductancia, pero también pueden aumentar la capacitancia entre espiras y acercar la primera auto-resonancia a la banda de operación. Acortar una bobina puede ahorrar espacio en la PCB al tiempo que cambia el paso y la impedancia de RF. Los cables más largos pueden simplificar el ensamblaje pero introducen inductancia adicional después de la instalación.

Para el desarrollo de bobinas de RF personalizadas, la geometría del bobinado debe considerarse junto con la frecuencia objetivo, el Q, la corriente y el espacio de instalación disponible.

Inductores de núcleo de aire personalizados para diseños de RF de GHz

HOAN fabrica inductores miniatura de núcleo de aire con dimensiones de bobinado y estructuras de cable configurables.

Los diseños publicados de HOAN ilustran cómo cambios físicos relativamente pequeños pueden producir componentes de RF diferentes:

Para el HALA2000303R, la especificación publicada indica una SRF superior a 22 GHz, mientras que el rango de operación especificado es 1–18 GHz.

Esa distinción importa. La primera frecuencia de auto-resonancia no debe tratarse automáticamente como el límite de frecuencia utilizable de una bobina de RF.

La impedancia requerida, el Q y la respuesta instalada pueden volverse inaceptables antes de alcanzar la primera resonancia.

Geometría de bobinado personalizada para restricciones de SRF, Q y tamaño

Una bobina de RF simplificada contiene más que su inductancia nominal.

Su comportamiento eléctrico también incluye la resistencia del conductor y la capacitancia parásita distribuida:

L + R + Cp

La frecuencia aproximada de auto-resonancia se puede expresar como:

fSRF ≈ 1 / (2π√LCp)

Aumentar la inductancia añadiendo espiras también puede aumentar Cp, dependiendo del espaciado de las espiras y la geometría del bobinado.

En una red de polarización compacta, por ejemplo, las espiras adicionales pueden proporcionar una mayor impedancia en el extremo inferior de la banda requerida, al tiempo que acercan la resonancia al extremo superior.

Por lo tanto, el desarrollo personalizado puede implicar el ajuste de:

· número de espiras;

· diámetro del alambre;

· diámetro del bobinado;

· paso del bobinado;

· longitud y orientación del cable;

· envolvente mecánica;

· capacidad de corriente;

· frecuencia de operación requerida.

Para aplicaciones donde la pérdida es crítica, un inductor personalizado de alto Q puede requerir un equilibrio diferente entre el tamaño del conductor, el número de espiras y las dimensiones del bobinado que una bobina optimizada principalmente para una inductancia máxima en un espacio limitado.

Las estructuras de bobinado cónico proporcionan otra opción para aplicaciones de choque de RF de banda ancha. Su geometría de bobinado cambiante se puede utilizar donde una bobina cilíndrica convencional no proporciona la combinación requerida de respuesta de banda ancha, impedancia y espacio de instalación disponible.

De la geometría del bobinado al rendimiento medido de RF

Una bobina puede cumplir su objetivo de inductancia en un medidor LCR y aún así comportarse de manera diferente después de la instalación en una PCB de microondas.

A frecuencias más altas, la estructura efectiva se acerca a:

Bobina de RF + cables + uniones de soldadura + pads de PCB + línea de transmisión

La capacitancia del pad y la inductancia adicional del cable pueden desplazar la respuesta resonante instalada de la medición del componente solo.

Esto se vuelve particularmente importante para:

· redes de polarización de amplificadores de RF;

· circuitos de adaptación de microondas;

· chokes de RF de banda ancha;

· front-ends de receptores de alta velocidad;

· módulos de comunicación;

· equipos de prueba y medición.

HOAN utiliza equipos de medición de alta frecuencia, incluidos analizadores de red vectorial, para la caracterización de componentes de RF.

Para inductores de RF seleccionados, también se pueden proporcionar datos S2P Touchstone para que los ingenieros puedan evaluar el comportamiento dependiente de la frecuencia en software de simulación de RF en lugar de depender solo de un modelo de inductor lumped ideal.

En ADS, HFSS u otro flujo de trabajo de simulación de RF, un modelo S2P puede proporcionar una representación más realista del componente caracterizado a medida que la frecuencia de operación se acerca al extremo superior de su banda especificada.

Por qué la información de la PCB es importante en un proyecto de bobina de RF personalizada

Una solicitud de “20 nH” no define suficiente información para muchos diseños de microondas.

Dos bobinas con la misma inductancia nominal pueden comportarse de manera diferente debido a:

número de espiras, paso, diámetro del conductor, geometría del cable y parásitos de montaje.

La información de la PCB se vuelve especialmente valiosa cuando:

· la frecuencia de operación está cerca de la SRF del componente;

· la longitud del cable debe minimizarse;

· la huella disponible está muy restringida;

· la bobina se utiliza en una red de adaptación;

· el circuito requiere una impedancia controlada en una banda ancha.

Un diseño de PCB o un dibujo de módulo pueden revelar restricciones que no son visibles solo a partir de una especificación de inductancia.

Por ejemplo, rotar o reposicionar un cable para que encaje en un módulo compacto puede cambiar la estructura parásita instalada. A varios GHz, ese ajuste mecánico también puede convertirse en un ajuste de RF.

Parámetros de bobina de RF a proporcionar para desarrollo personalizado

Proporcionar las condiciones principales de diseño al principio reduce las iteraciones de prototipos innecesarias.

Luego, un prototipo puede evaluarse en cuanto a inductancia, geometría y respuesta de RF antes de que se fijen los parámetros de bobinado para la producción.

Si la resonancia o la impedancia medidas no caen donde el circuito las requiere, los cambios en el número de espiras, el paso, el diámetro o la geometría del cable se pueden evaluar durante la siguiente iteración.

Soporte para polarización de RF, adaptación y diseños de módulos de microondas

Las bobinas de RF personalizadas se consideran comúnmente cuando un componente estándar se ajusta a un requisito pero falla en otro.

Una red de polarización puede requerir una impedancia de banda ancha mayor.

Un circuito de adaptación puede necesitar una pequeña inductancia con baja pérdida.

Un módulo de microondas compacto puede tener casi ninguna libertad para la longitud del cable o la orientación del componente.

En estos casos, seleccionar solo por inductancia nominal deja demasiado del comportamiento de RF indefinido.

La capacidad de fabricación de bobinas de RF personalizadas de HOAN está destinada a conectar el diseño del bobinado más estrechamente con los requisitos eléctricos y mecánicos finales del circuito.