0 แม็กเนตชัตชูเรชั่น อินดูเตอร์ 7nH แอร์คอร์ Coil Ultra High Q

HALA0600503R 7nH ตัวเหนี่ยวนำแกนอากาศ ไม่มีการอิ่มตัวของแม่เหล็ก ค่า Q สูงพิเศษ การสูญเสียการแทรกต่ำ SRF สูง ขดลวด RF

เหตุใดตัวเหนี่ยวนำแกนอากาศจึงมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเฟอร์ไรต์ที่ความถี่ไมโครเวฟ: ฟิสิกส์ของการไม่อิ่มตัว

วิศวกรออกแบบ RF ทุกคนที่เคยใช้งานตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์เกิน 1GHz มาแล้ว จะพบกับข้อจำกัดพื้นฐานเดียวกัน นั่นคือ การอิ่มตัวของแม่เหล็ก เมื่อกระแสไบอัส DC เพิ่มขึ้น ค่าสภาพซึมผ่านของวัสดุเฟอร์ไรต์จะลดลง และค่าความเหนี่ยวนำก็จะลดลงตามไปด้วย ซึ่งอาจลดลง 30-80% ที่กระแสที่กำหนด ในวงจร PA bias tee ที่ตัวเหนี่ยวนำต้องส่งกระแสหลายร้อยมิลลิแอมแปร์ ขณะที่ให้ความต้านทานสูงที่ RF การลดลงของค่าความเหนี่ยวนำนี้จะทำให้เครือข่ายการจับคู่ผิดเพี้ยนอย่างรุนแรง ทำให้เกน ความเป็นเชิงเส้น และประสิทธิภาพลดลงพร้อมกัน

ตัวเหนี่ยวนำแกนอากาศ HALA0600503R 7nH ±20% ขจัดปัญหาการอิ่มตัวโดยสิ้นเชิง ด้วยการถอดวัสดุแกนแม่เหล็กออกและทำงานด้วยค่าสภาพซึมผ่านของสุญญากาศ (μ₀ = 1.0) เส้นโค้งความเหนี่ยวนำเทียบกับกระแสจะมีความเป็นเชิงเส้นสมบูรณ์ตั้งแต่ 0mA ถึง 400mA และสูงกว่านั้น ไม่มีโดเมนเฟอร์ไรต์ที่จะอิ่มตัว ไม่มีจุดเปลี่ยนของค่าสภาพซึมผ่านที่ต้องคำนึงถึง และไม่จำเป็นต้องใช้ตารางลดค่าความเหนี่ยวนำตามไบอัส สิ่งที่คุณวัดได้ที่ 0mA คือสิ่งที่คุณจะได้ที่ 300mA ซึ่งเป็นสิ่งที่ตัวเหนี่ยวนำเฟอร์ไรต์ไม่สามารถรับประกันได้ข้อได้เปรียบของแกนอากาศ: ฟิสิกส์ ไม่ใช่การตลาดเพื่อให้เข้าใจว่าสิ่งนี้มีความสำคัญในระดับวงจรอย่างไร ลองพิจารณาเครือข่ายไบอัสเดรนของเพาเวอร์แอมพลิฟายเออร์ GaN ทั่วไป แหล่งจ่ายไฟเดรน 28V, 300mA จะไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำ RF choke ไปยังเดรนของทรานซิสเตอร์ ตัวเหนี่ยวนำต้องให้ความต้านทานสูงที่ความถี่ใช้งาน (เช่น 3.5GHz สำหรับ 5G n78) ขณะที่ส่งกระแสไบอัส DC ที่ 300mA ตัวเหนี่ยวนำชิปเฟอร์ไรต์แบบหลายชั้น 7nH ทั่วไปจะสูญเสีย 30-50% ของค่าความเหนี่ยวนำที่ไม่มีไบอัสเนื่องจากการอิ่มตัวของแกนบางส่วน ผลลัพธ์คือ ความต้านทาน RF ที่ 3.5GHz ลดลงจาก j155Ω เป็นต่ำถึง j77Ω ซึ่งไม่เพียงพอที่จะแยกแหล่งจ่ายไฟออกจากเส้นทาง RF ทำให้เกิดการบีบอัดเกนและประสิทธิภาพลดลง

HALA0600503R ทำงานที่ μ₀ = 1.0 ตั้งแต่ -55°C ถึง +125°C รักษาค่า 7nH ±20% โดยไม่ขึ้นกับกระแส DC ที่ 3.5GHz นั่นหมายถึงความต้านทาน RF ที่สม่ำเสมอ j155Ω โดยไม่มีการอิ่มตัว ไม่มีการผิดเพี้ยน ไม่มีความไม่เป็นเชิงเส้นที่ขึ้นกับไบอัส นี่ไม่ใช่การปรับปรุงที่วัดได้ 5% แต่ตัวเหนี่ยวนำแกนอากาศให้ความแตกต่างเชิงคุณภาพพื้นฐานในพฤติกรรมของวงจร

ค่า Q สูงพิเศษ: ทำไมไร้แกนจึงหมายถึงไร้การสูญเสีย

ค่า Q แสดงถึงอัตราส่วนของพลังงานปฏิกิริยาที่เก็บไว้ต่อพลังงานความต้านทานที่สูญเสียไปต่อรอบ ในตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ กลไกการสูญเสียสามประการจะลดค่า Q ที่ความถี่ไมโครเวฟ:

การสูญเสียจากฮิสเทรีซิส:

วงจร B-H ของเฟอร์ไรต์มีพื้นที่จำกัด ทุกรอบ RF จะสูญเสียพลังงานเป็นสัดส่วนกับพื้นที่นี้ เพิ่มขึ้นเป็นเชิงเส้นตามความถี่

1. การสูญเสียจากกระแสไหลวน: ฟลักซ์แม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาในแกนเฟอร์ไรต์นำไฟฟ้าจะเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไหลวนที่สร้างความร้อน I²R การสูญเสียจากกระแสไหลวนจะเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความถี่และกำลังสองของหน้าตัดแกน
2. การสูญเสียที่เหลือ: ผนังโดเมนแม่เหล็กของเฟอร์ไรต์มีเวลาผ่อนคลายที่จำกัด ที่ความถี่ไมโครเวฟซึ่งคาบ RF เข้าใกล้ค่าคงที่เวลาผ่อนคลายของโดเมน "ความหนืดของแม่เหล็ก" นี้จะกลายเป็นปัจจัยการสูญเสียหลัก
3. HALA0600503R ขจัดกลไกทั้งสามประการนี้ เนื่องจาก "แกน" คืออากาศ ซึ่งเป็นฉนวนที่สมบูรณ์แบบ มีค่าการนำไฟฟ้าเป็นศูนย์ ไม่มีฮิสเทรีซิสของแม่เหล็ก และมีเวลาผ่อนคลายโดเมนแม่เหล็กเป็นอนันต์ ผลลัพธ์คือค่า Q ที่สูงเป็นพิเศษในช่วงย่านความถี่ใช้งาน 5-20GHz ในเครือข่าย L-match 28GHz 5G mmWave ที่ค่า Q ของตัวเหนี่ยวนำเป็นตัวกำหนดการสูญเสียการแทรกโดยตรง โครงสร้างแกนอากาศจะกู้คืนการสูญเสียผ่าน 0.3-0.7dB เมื่อเทียบกับตัวเหนี่ยวนำชิปเฟอร์ไรต์ที่มีค่าเท่ากันซึ่งทำงานที่ขีดจำกัดการอิ่มตัวความจุปรสิตต่ำพิเศษและ SRF สูง

ตัวเหนี่ยวนำทางกายภาพทุกตัวก็เป็นตัวเก็บประจุเช่นกัน ระยะห่างระหว่างรอบขดลวดที่อยู่ติดกันจะสร้างความจุระหว่างขดลวดปรสิต เหนือความถี่เรโซแนนซ์ตัวเอง (SRF) ความจุนี้จะครอบงำและส่วนประกอบจะทำหน้าที่เหมือนตัวเก็บประจุ ทำให้ไม่มีประโยชน์เป็นตัวเหนี่ยวนำ

HALA0600503R เพิ่ม SRF สูงสุดด้วยการเลือกออกแบบสามประการ:

ขดลวดเกลียว 6 รอบพร้อมฉนวนอากาศ:

ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำของอากาศ (ε₀ ≈ 1.0) จะลดความจุระหว่างรอบให้น้อยที่สุดเมื่อเทียบกับรูปทรงเรขาคณิตเดียวกันที่ฝังอยู่ในเซรามิก (ε₀ = 6-10 สำหรับอลูมินา) หรือเฟอร์ไรต์ (ε₀ = 10-15)

• ลวดละเอียดพิเศษ 0.05 มม.: พื้นที่ผิวตัวนำน้อยที่สุดจะลดความจุแบบแผ่นขนานระหว่างรอบที่อยู่ติดกัน เส้นผ่านศูนย์กลางลวดเพียง 50 ไมโครเมตร พร้อมเส้นผ่านศูนย์กลางขดลวด 0.3 มม. สร้างระยะห่างระหว่างรอบที่มากเมื่อเทียบกับหน้าตัดตัวนำ
• ขดลวดชั้นเดียว ไม่ซ้อนทับกัน: ต่างจากตัวเหนี่ยวนำชิปแบบหลายชั้นที่ชั้นตัวนำที่ซ้อนทับกันสร้างความจุภายในจำนวนมาก HALA0600503R มีโครงสร้างเกลียวแบบง่ายที่แต่ละรอบจะอยู่ติดกับรอบข้างเคียงเพียงสองรอบเท่านั้น ไม่มีการซ้อนทับ ไม่มีชั้นที่ฝังอยู่ ไม่มีโหมดเรโซแนนซ์ที่ไม่คาดคิด
• เมื่อรวมกัน คุณสมบัติเหล่านี้จะผลักดัน SRF ให้สูงกว่า 20GHz อย่างมาก ทำให้มั่นใจได้ว่าตัวเหนี่ยวนำจะทำงานเป็นตัวเหนี่ยวนำบริสุทธิ์ตลอดช่วงความถี่ใช้งาน 5-20GHz ที่ระบุ โดยไม่มีรอยบากเรโซแนนซ์ตัวเองในย่านความถี่ สำหรับแอปพลิเคชัน 5G FR2 (n257: 26.5-29.5GHz, n258: 24.25-27.5GHz) ระยะขอบ SRF เพียงพอที่จะป้องกันไม่ให้ความถี่ใช้งานเข้าใกล้บริเวณเรโซแนนซ์ตัวเองที่ค่า Q ลดลงอย่างรวดเร็วข้อมูลจำเพาะหลัก

พารามิเตอร์

ค่า

HALA0600503R มีตะกั่วทองแดงเคลือบดีบุกแบบตรงที่สมมาตร ซึ่งเข้ากันได้กับกระบวนการบัดกรีแบบไร้สารตะกั่ว SAC305 (สูงสุด 245-250°C) และการบัดกรีด้วยมือ ตะกั่วเคลือบดีบุกจะเปียกภายใน 1-2 วินาทีที่อุณหภูมิหัวแร้ง 350°C สร้างรอยต่อที่แข็งแรงทางกลและมีความน่าเชื่อถือในระยะยาว การออกแบบตะกั่วแบบสมมาตรนี้ช่วยขจัดข้อจำกัดในการวางแนวระหว่างการหยิบและวาง: ตัวเหนี่ยวนำสามารถใส่ได้ทั้งสองทิศทางด้วยประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและทางกลที่เหมือนกัน

• การติดตั้งแนวตั้งฉาก: จัดแกนขดลวดให้ตั้งฉากกับเส้นทางสัญญาณ RF การวางแนวนี้จะลดการจับคู่สนามแม่เหล็กกับเส้นทางและส่วนประกอบที่อยู่ติดกันให้น้อยที่สุด ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบ beamformer แบบหลายช่องสัญญาณที่การแยกช่องสัญญาณต่อช่องสัญญาณต้องสูงกว่า 30dB ที่ 28GHz แม้แต่การเบี่ยงเบน 15° จากแนวตั้งฉากจะเพิ่มการจับคู่สนามใกล้ขึ้น 2-3dB ดังนั้นควรตรวจสอบการจัดแนวระหว่างการวาง
• ความยาวตะกั่วขั้นต่ำ: หลังจากการบัดกรี ให้ตัดตะกั่วส่วนเกินให้เรียบเสมอกับขอบแพด PCB ตะกั่วที่ยื่นออกมาทุกมิลลิเมตรจะเพิ่มค่าความเหนี่ยวนำอนุกรมปรสิตประมาณ 0.8-1.0nH ซึ่งเป็นสัดส่วนที่สำคัญของค่า 7nH ที่กำหนดไว้ ซึ่งจะเลื่อนค่าความเหนี่ยวนำที่มีผลขึ้นและทำให้ SRF ลดลง สำหรับการออกแบบที่ทำงานที่ความถี่สูงกว่า 15GHz ขอแนะนำให้ควบคุมความคลาดเคลื่อนในการตัดตะกั่วให้แคบกว่า ±0.2 มม.
• การยึดทางกล: หลังจากการตรวจสอบทางไฟฟ้าและการปรับแต่ง ให้ใช้กาว RF ที่มีค่าไดอิเล็กทริกต่ำ (ε₀ < 3.0, loss tangent < 0.005 ที่ 10GHz) ในปริมาณเล็กน้อยเพื่อยึดตัวขดลวดไม่ให้เคลื่อนที่จากการสั่นสะเทือนและการกระแทกทางกล ขั้นตอนนี้จำเป็นสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องผ่านการทดสอบการสั่นสะเทือนแบบสุ่มตามมาตรฐาน IEC 60068-2-64 ตรวจสอบให้แน่ใจว่ากาวแห้งสนิทและไม่ส่งผลกระทบต่อการตอบสนอง S11/S21 ก่อนการเคลือบผิว
• การใช้งานโมดูลหน้าหน้า 5G mmWave (n257/n258/n260): ตัวเหนี่ยวนำ bias tee 7nH ที่ไม่มีการอิ่มตัวที่ 400mA ให้ค่า j176Ω ที่สม่ำเสมอที่ 28GHz แยกแหล่งจ่ายไฟ DC ออกจากเส้นทาง RF ในสายส่ง GaN PAเครือข่ายไบอัสเพาเวอร์แอมพลิฟายเออร์ GaN/GaAs:

โครงสร้างแกนอากาศช่วยขจัดปัญหาการลดลงของค่าความเหนี่ยวนำที่เกิดจากการอิ่มตัว ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของ bias tee แบบ RF choke ที่ทำงานที่ความถี่สูงกว่า 2.4GHz ลดลง

• การจับคู่ความต้านทานของตัวรับส่งสัญญาณแสง (100G/400G): ค่า Q และ SRF ที่สูงมาก >20GHz ช่วยให้เครือข่ายการจับคู่ที่สะอาดสำหรับอินเทอร์เฟซไดรเวอร์เลเซอร์และ TIA PAM4 แบบ 25-56Gbaud ซึ่งค่า Q ของส่วนประกอบพาสซีฟเป็นตัวจำกัดแบนด์วิดท์โดยตรง
• ตัวแปลงขึ้น/ลงสัญญาณดาวเทียม: ช่วงอุณหภูมิที่กว้าง -55°C ถึง +125°C พร้อมการเปลี่ยนแปลงค่าสภาพซึมผ่านที่ไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ (μ₀ = 1.0 โดยไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ) รักษาประสิทธิภาพของฟิลเตอร์และการจับคู่ที่สม่ำเสมอตั้งแต่การสตาร์ทเย็นจนถึงการทำงานเต็มกำลัง
• อุปกรณ์ทดสอบความเร็วสูง: ไฟล์ Touchstone S2P ที่จัดให้ตามล็อตช่วยให้จำลองใน ADS/HFSS/Microwave Office ได้อย่างแม่นยำก่อนการสร้างฮาร์ดแวร์ ซึ่งจำเป็นสำหรับ bias tee แบบบรอดแบนด์และการออกแบบ DC block ที่ความถี่สูงกว่า 20GHz
• ติดต่อเราเพื่อขอตัวอย่างประเมิน ไฟล์ข้อมูล Touchstone S2P สำหรับย่านความถี่เฉพาะของคุณ หรือค่าความเหนี่ยวนำที่กำหนดเองบนแพลตฟอร์ม 0.30 มม. ID