Una red ajustada a 10 GHz puede cambiar después de algo tan pequeño como un cambio en la longitud de la bobina o el ángulo de montaje.La selección de un inductor por su valor nominal de nH solo es arriesgada.

Los inductores de núcleo de aire se utilizan ampliamente en las redes de correspondencia, filtrado y resonancia de RF porque proporcionan pequeños valores de inductancia sin núcleo magnético.Esto elimina la saturación del núcleo magnético y la pérdida relacionada con el núcleoQ, la frecuencia de auto-resonancia (SRF), la capacidad parasitaria y el diseño del PCB aún determinan cómo se comporta la bobina en el circuito real.

¿Qué limita un inductor de núcleo de aire en frecuencias de RF?

Una bobina de RF práctica está mejor representada por un circuito equivalente que contiene:

Inductividad de la bobina

Rs ?? pérdida de enrollamiento y conductor

Cp ?? capacidad parasitaria entre las curvas y las estructuras circundantes

A medida que aumenta la frecuencia, Cp se vuelve cada vez más importante. Junto con L, produce autorresonancia:

fSRF ≈ 1 / (2π√LCp)

Este es un modelo simplificado, no una predicción exacta para una bobina de microondas.los accesorios de ensayo y las estructuras conductoras cercanas pueden desplazar la resonancia medida.

Bajo SRF, el dispositivo se comporta predominantemente como un inductor.puede que ya no proporcione el comportamiento inductivo esperado por el circuito.

Esta es la razón por la que la SRF y la impedancia frente a la frecuencia importan más que la inductancia nominal sola en aplicaciones de microondas.

Por qué Q es importante

La construcción del núcleo de aire elimina la pérdida del núcleo magnético, lo que hace posible una Q alta en un rango de RF apropiado.

La resistencia al enrollamiento, el efecto de la piel, el efecto de proximidad y el acoplamiento parasitario cambian con frecuencia.Por lo tanto, una bobina descrita como "Q alto" puede no ser adecuada si su Q ya ha caído alrededor de la banda de funcionamiento prevista..

Para una red de correspondencia de 10 GHz, Q alrededor de la frecuencia de operación real es más útil que un valor de pico Q medido muy por debajo de 10 GHz.

Núcleo de aire frente a otros inductores de RF

Diferentes estructuras resuelven diferentes problemas.

Por lo tanto, un inductor de núcleo de aire no es automáticamente el mejor inductor de RF. La elección depende del ancho de banda, la inductancia, la corriente y el comportamiento de impedancia requerido.

HALA0600503R: el número de unidadUn ejemplo de RF de 7 nH

El inductor de núcleo de aire HALA0600503R de HOAN proporciona un ejemplo práctico de una pequeña bobina destinada a aplicaciones de microondas.

La bobina de seis vueltas y el diámetro interno de 0,3 mm también muestran por qué la geometría mecánica no puede separarse de la especificación eléctrica.La geometría del plomo y el montaje de PCB contribuyen a la red parasitaria alrededor de la inductancia nominal de 7 nH.

El valor de 520 GHz es el rango de frecuencia de aplicación recomendado, que no debe interpretarse en el sentido de que las características de Q, impedancia o inserción permanecen constantes en todo ese rango.

El diseño de PCB es parte del circuito RF

A varios gigahertz, el PCB y el componente funcionan efectivamente como una estructura de RF.

Algunas reglas prácticas son importantes:

El conductor adicional añade inductancia parasitaria.

Evite las almohadillas innecesariamente grandes, porque el área adicional de la almohadilla puede aumentar la capacidad parasitaria.

Una bobina de núcleo de aire tiene un campo electromagnético expuesto, así que cambiando su posición en relación con las líneas de transmisión,Las estructuras de tierra o los componentes cercanos pueden alterar el acoplamiento.

Las cubiertas de escudo y el metal cercano pueden cambiar el entorno electromagnético alrededor de la bobina.

Para HALA0600503R, HOAN recomienda mantener la bobina lo más vertical posible en relación con la línea de transmisión de RF.

Verifique la bobina instalada, no sólo el valor de la hoja de datos

Para aplicaciones de microondas, se puede utilizar un analizador de red vectorial (VNA) para evaluar el componente instalado en un accesorio de PCB representativo.

Dependiendo de la configuración de prueba, S11 puede ayudar a evaluar el comportamiento de reflexión e impedancia, mientras que S21 puede mostrar características de transmisión o aislamiento a través de la red de prueba.

La medición solo tiene sentido cuando se define el accesorio. El material del PCB, la geometría de la línea de transmisión, el plano de referencia de calibración, la soldadura y la posición de la bobina pueden afectar al resultado.

Durante la validación del prototipo, primero se mide la condición de montaje prevista y luego se repite la medición después de cambiar la longitud del plomo o introducir la estructura final del escudo.Un cambio significativo de respuesta indica que los parásitos de la instalación están contribuyendo materialmente al comportamiento del circuito.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se utilizan inductores de núcleo de aire en circuitos RF de alta frecuencia?

Proporcionan pequeños valores de inductancia sin saturación del núcleo magnético o pérdida relacionada con el núcleo.filtración y redes resonantes donde Q y el comportamiento de alta frecuencia son importantes.

¿Los inductores de núcleo de aire tienen una frecuencia auto-resonante?

La capacitancia parasitaria entre los giros y las estructuras circundantes interactúa con la inductancia de la bobina y produce auto-resonancia.

Inductor de núcleo de aire o de forma cónica: ¿cuál debo usar?

Utilice un inductor de núcleo de aire cuando se requiera una pequeña inductancia y un comportamiento controlado en una banda de RF definida.

Seleccionar un inductor de núcleo de aire para su diseño de RF

Para los circuitos de microondas, comience con más de un valor de inductancia.

Proporcionar a HOAN la frecuencia de funcionamiento, la inductancia requerida, la corriente, el espacio de PCB disponible y los requisitos de montaje.La información del diseño del PCB también puede ayudar a evaluar si un inductor de núcleo de aire existente o una geometría de bobina personalizada es más adecuada para la aplicación.