Geniş bant RF ve mikrodalga devrelerinde, bir indüktör yalnızca nominal endüktansı ile değerlendirilemez. Daha yüksek frekanslarda, bileşenin parazitik kapasitansı, iletken direnci, montaj geometrisi, kurşun uzunluğu, kendi kendine rezonans frekansı vetim hattıyla etkileşimi, veri sayfasında basılı olan endüktans değeri kadar önemli hale gelebilir.

Bu nedenle RF mühendisleri, DC akımını RF sinyal yolunu önemli ölçüde bozmadan taşıması gereken geniş bant besleme ağlarında, mikrodalga amplifikatörlerinde, RF test modüllerinde ve diğer devrelerde sıklıkla konik indüktörler kullanırlar.

Geleneksel silindirik bir bobinin aksine, konik bir indüktörün sarım çapı bir uçtan diğerine kademeli olarak değişir. Bu konik geometri, basit bir ideal endüktans yerine dağıtılmış bir elektriksel yapı üretir. Doğru tasarlandığında ve kurulduğunda, birçok geleneksel tek geometrili indüktörden daha geniş bir frekans aralığında kullanışlı RF empedansı sağlayabilir.

Bu makale, konik indüktörlerin arkasındaki elektromanyetik prensipleri, Bias Tee ve RF besleme ağlarındaki rollerini, kendi kendine rezonans frekansının önemini ve S-parametrelerinin yüksek frekans performansını değerlendirmek için nasıl kullanılabileceğini açıklamaktadır. HALT20005 konik indüktör, bir bileşenin her RF devresi için uygun olduğunun kanıtı olarak değil, pratik bir ürün örneği olarak referans verilmiştir.

Konik İndüktör Nedir?

Konik indüktör, konik veya huni şeklinde bir yapıya sarılmış bir hava çekirdekli sargıdır. Sargının bir ucunun çapı daha küçük, karşı ucunun çapı ise daha büyüktür.

Bileşen ferrit veya toz manyetik çekirdek kullanmadığı için endüktansı öncelikle iletkenin etrafındaki manyetik alan tarafından üretilir. Bu hava çekirdekli yapı, manyetik çekirdek doygunluğunu önler ve manyetik malzemelerle ilişkili histerezis kayıplarını ortadan kaldırır.

Ancak, bir RF indüktörü ideal bir yığın bileşen değildir. Elektriksel davranışı şunları içerir:

Kurşun yerleşimi  Amaçlanan endüktans

Kurşun yerleşimi  Seri iletken direnci

Kurşun yerleşimi  Sargılar arası kapasitans

Kurşun yerleşimi  PCB'ye veya muhafazaya kapasitans

Kurşun yerleşimi  Kurşun endüktansı

Kurşun yerleşimi  Cilt etkisi ve yakınlık etkisi kayıpları

Kurşun yerleşimi  Yakındaki yapılara radyasyon ve kuplaj

Göreceli olarak düşük frekanslarda, endüktif terim baskın olabilir. Frekans arttıkça, bu parazitik etkiler bileşenin empedansını kademeli olarak değiştirir.

HALT20005, 120 nH ±%20, 0.05 mm tel çapı, 'dir. Bu değer, her çalışma koşulu için önerilen bir akım yerine maksimum ürün derecesi olarak ele alınmalıdır. Termal artış, ortam sıcaklığı, montaj yöntemi ve devre güvenilirlik gereksinimleri de dikkate alınmalıdır. maksimum akım, 200 MHz ila 40 GHz çalışma frekans aralığı ve −55°C ila +125°C çalışma sıcaklığı aralığı ile belirtilmiştir. Bu değerler, ürünün nominal tasarım sınırlarını tanımlar, ancak bileşenin 200 MHz ila 40 GHz arasındaki her frekansta mükemmel bir 120 nH indüktör gibi davrandığı anlamına gelmez.

Neden Geleneksel İndüktör Modelleri Mikrodalga Frekanslarında Doğruluklarını Kaybeder

İdeal bir indüktör için reaktans genellikle şu şekilde ifade edilir:

XL=2πfL

Bu denkleme göre, endüktif reaktans frekans yükseldikçe artar. Örneğin, 120 nH'lik ideal bir indüktör, birkaç yüz megahertz'den daha yüksek birkaç gigahertz'de teorik olarak daha büyük bir empedans sunacaktır.

Gerçek RF indüktörleri bu ideal ilişkiyi sonsuza kadar takip etmez.

Basitleştirilmiş bir yüksek frekans eşdeğer devresi genellikle şunları içerir:

·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  Parazitik kapasitans, sargılar arasında, sargı ile montaj yüzeyi arasında ve bileşen ile çevredeki iletken yapılar arasında bulunur.

Frekans arttıkça, kapasitif reaktans azalır. Sonunda, endüktif ve kapasitif etkiler, bir rezonans koşulu oluşturacak kadar güçlü bir şekilde etkileşime girer.

Bir RF İndüktörünün Kendi Kendine Rezonans Frekansı Nedir?

Yaygın olarak

SRF olarak kısaltılan kendi kendine rezonans frekansı, indüktörün etkili endüktif reaktansının ve parazitik kapasitif reaktansının birbirini dengelediği frekanstır.İlk baskın SRF'nin altında, bileşen genellikle baskın olarak bir indüktör gibi davranır.Rezonansa yakın, empedansı bir zirveye ulaşabilir ve bileşen şunlara karşı çok hassas hale gelir:

·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  Rezonansın üzerinde, geleneksel bir yığın indüktör modeli artık yeterli olmayabilir. Bileşen kapasitif, dağıtılmış veya çoklu rezonans davranışı gösterebilir.

Bu nedenle,

"40 GHz'e kadar çalışma frekansı" ifadesi otomatik olarak şu şekilde yorumlanmamalıdır:·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  Daha doğru bir yorum, bileşenin belirtilen yüksek frekans aralığında kullanılmak üzere tasarlandığı ve değerlendirildiği, ancak nihai uygunluğun müşterinin gerçek devresinde ve montaj konfigürasyonunda doğrulanması gerektiğidir.

Konik Geometri Geniş Bant RF Performansını Nasıl Destekler

Konik şeklin ana avantajı, uzunluğu boyunca değişen çap, dönüş geometrisi ve dağıtılmış parazitik parametrelere sahip bir sargı oluşturmasıdır.

Geleneksel silindirik hava çekirdekli bir indüktör nispeten düzgün bir çapa sahiptir. Bu nedenle dönüşleri daha düzgün endüktans ve kapasitans ilişkilerine sahip olma eğilimindedir.

Konik bir sargı farklıdır. Dar uçtan geniş uca geometrisi kademeli olarak değiştiği için, bobinin farklı bölümleri farklı yerel endüktif ve kapasitif özellikler katkıda bulunur.

Bu rezonansı ortadan kaldırmaz. Bunun yerine, değişen geometri, tüm parazitik etkileri tek bir dar rezonans etrafında yoğunlaştırmak yerine rezonans davranışını daha geniş bir frekans aralığına dağıtmaya yardımcı olabilir.

Pratik olarak, bileşen tek bir mükemmel yığın elemandan çok

dağıtılmış bir RF yapısı gibi davranır.Bu, konik indüktörlerin mühendislerin daha geniş bir frekans aralığında kullanışlı RF izolasyonu gerektirdiği geniş bant devreleri için düşünüldüğü nedenlerden biridir.

Gerçek performans hala şunlara bağlıdır:

·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  Bu nedenle, "konik" otomatik olarak "daha iyi" anlamına gelmez. Bileşen geometrisi, gerekli bant genişliği, akım, empedans ve mekanik düzene uygun olmalıdır.

Konik İndüktörler Neden Bias Tee Devrelerinde Kullanılır

Geniş bant konik indüktörün en önemli uygulamalarından biri

Bias Tee'dir.S-parametreleri, RF enerjisinin bir ağ üzerinden nasıl yansıdığını ve iletildiğini açıklar.

·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  Basitleştirilmiş bir Bias Tee genellikle şunları içerir:

·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  İndüktör, DC akımının geçmesine izin vermeli ve aynı zamanda RF sinyaline yeterince yüksek empedans sunmalıdır. Bu, RF enerjisinin güç kaynağı ağına seyahat etmesini önlemeye yardımcı olur.

Uygulamada, tasarım zorluğu yüksek bir endüktans değeri seçmekten daha karmaşıktır.

Daha yüksek nominal endüktans, düşük frekanslarda empedansı artırabilir, ancak aynı zamanda şunları da getirebilir:

·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  Bu nedenle, geniş bant konik indüktör kullanışlıdır çünkü dağıtılmış geometrisi, bir DC akım yolu sağlarken geniş bir bantta RF şokunu destekleyebilir.

HALT20005 için belirtilen maksimum akım

200 mA'dir. Bu değer, her çalışma koşulu için önerilen bir akım yerine maksimum ürün derecesi olarak ele alınmalıdır. Termal artış, ortam sıcaklığı, montaj yöntemi ve devre güvenilirlik gereksinimleri de dikkate alınmalıdır.S-Parametreleri Bir Konik İndüktörü Değerlendirmeye Nasıl Yardımcı Olur

Mikrodalga frekanslarında, geleneksel direnç, endüktans ve kapasitans ölçümleri genellikle yetersizdir. Mühendisler genellikle

S-parametrelerini ölçmek için bir vektör ağ analizörü kullanırlar.S-parametreleri, RF enerjisinin bir ağ üzerinden nasıl yansıdığını ve iletildiğini açıklar.

En ilgili ölçümler genellikle şunları içerir:

S11: Giriş Yansıma Katsayısı

S11, giriş portunda ne kadar enerjinin yansıdığını gösterir.

S11'deki bir değişiklik şunları ortaya çıkarabilir:

·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  S11 tek başına bir bileşenin "iyi" veya "kötü" olduğunu doğrudan kanıtlamaz. Anlamı, ölçüm topolojisine ve indüktörün amaçlanan işlevine bağlıdır.

S21: İleri İletim

S21, Port 1'den Port 2'ye ne kadar sinyalin geçtiğini gösterir.

Seri veya fikstür tabanlı bir testte, S21 iletim kaybını veya sinyal zayıflamasını gözlemlemek için kullanılabilir. Bir RF şoku değerlendirmesinde, istenmeyen dala daha düşük iletim, daha güçlü RF izolasyonu gösterebilir, ancak kesin yorum, test sırasında bileşenin nasıl bağlandığına bağlıdır.

Test Fikstürü Neden Önemlidir

Birkaç gigahertz'de, fikstür ölçülen elektriksel sistemin bir parçasıdır.

Sonuç şunlardan etkilenebilir:

·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  ·

Kurşun yerleşimi  HALT20005 spesifikasyonu,

10 MHz–500 MHz, 10 MHz–20 GHz ve 10 MHz–40 GHz için tipik test verileri içerir. Belge ayrıca 40 GHz sonucunun fikstür faktörlerinden etkilendiğini ve yalnızca referans amaçlı sağlandığını belirtmektedir. Bu nitelik teknik olarak önemlidir. 40 GHz grafiğinin, devredeki aynı performansa koşulsuz bir garanti olarak sunulmasını önler.Konik vs Silindirik Hava Çekirdekli vs Ferrit İndüktörler