Xi’an, Trung Quốc — HOAN Microwave đã mở rộng khả năng sản xuất cuộn cảm RF tùy chỉnh để hỗ trợ các thiết kế RF và vi sóng mà các cuộn cảm tiêu chuẩn không đáp ứng được yêu cầu về điện, cơ khí hoặc tích hợp PCB. Khả năng này bao gồm các cuộn cảm lõi không khí thu nhỏ, cuộn cảm tùy chỉnh Q cao và cấu trúc quấn hình nón băng thông rộng, với sự hỗ trợ từ phát triển quấn đến đặc tính hóa RF.

Ở tần số GHz, việc thay đổi một vài vòng dây có thể giải quyết một vấn đề và tạo ra một vấn đề khác.

Nhiều vòng dây hơn làm tăng độ tự cảm, nhưng chúng cũng có thể làm tăng điện dung giữa các vòng dây và đưa tần số tự cộng hưởng đầu tiên đến gần dải tần hoạt động hơn. Rút ngắn cuộn dây có thể tiết kiệm không gian PCB trong khi thay đổi bước quấn và trở kháng RF. Dây dẫn dài hơn có thể đơn giản hóa việc lắp ráp nhưng lại tạo ra thêm độ tự cảm sau khi lắp đặt.

Do đó, đối với việc phát triển cuộn cảm RF tùy chỉnh, hình dạng quấn dây phải được xem xét cùng với tần số mục tiêu, Q, dòng điện và không gian lắp đặt có sẵn.

Cuộn cảm lõi không khí tùy chỉnh cho thiết kế RF GHz

HOAN sản xuất cuộn cảm lõi không khí thu nhỏ với kích thước quấn và cấu trúc dây dẫn có thể cấu hình.

Các thiết kế đã xuất bản của HOAN minh họa cách những thay đổi vật lý tương đối nhỏ có thể tạo ra các thành phần RF khác nhau:

Đối với HALA2000303R, thông số kỹ thuật được công bố cho biết SRF trên 22 GHz, trong khi dải hoạt động được chỉ định là 1–18 GHz.

Sự khác biệt đó rất quan trọng. Tần số tự cộng hưởng đầu tiên không nên được coi là giới hạn tần số sử dụng của cuộn cảm RF một cách tự động.

Trở kháng, Q và đáp ứng sau khi lắp đặt có thể trở nên không chấp nhận được trước khi đạt đến cộng hưởng đầu tiên.

Hình dạng quấn dây tùy chỉnh cho các ràng buộc SRF, Q và kích thước

Một cuộn cảm RF đơn giản hóa chứa nhiều hơn độ tự cảm danh định của nó.

Hoạt động điện của nó cũng bao gồm điện trở dây dẫn và điện dung ký sinh phân tán:

L + R + Cp

Tần số tự cộng hưởng đầu tiên gần đúng có thể được biểu thị bằng:

fSRF ≈ 1 / (2π√LCp)

Tăng độ tự cảm bằng cách thêm vòng dây cũng có thể làm tăng Cp, tùy thuộc vào khoảng cách giữa các vòng dây và hình dạng quấn dây.

Ví dụ, trong một mạng phân cực nhỏ gọn, các vòng dây bổ sung có thể cung cấp trở kháng cao hơn ở đầu thấp của dải tần yêu cầu trong khi đưa cộng hưởng đến gần đầu cao hơn.

Do đó, việc phát triển tùy chỉnh có thể liên quan đến việc điều chỉnh:

· số vòng dây;

· đường kính dây;

· đường kính quấn dây;

· bước quấn dây;

· chiều dài và hướng dây dẫn;

· kích thước cơ khí;

· khả năng chịu dòng;

· tần số hoạt động yêu cầu.

Đối với các ứng dụng mà tổn hao là rất quan trọng, một cuộn cảm tùy chỉnh Q cao có thể yêu cầu sự cân bằng khác nhau giữa kích thước dây dẫn, số vòng dây và kích thước quấn dây so với một cuộn dây được tối ưu hóa chủ yếu cho độ tự cảm tối đa trong không gian hạn chế.

Cấu trúc quấn dây hình nón cung cấp một tùy chọn khác cho các ứng dụng choke RF băng thông rộng. Hình dạng quấn dây thay đổi của chúng có thể được sử dụng khi một cuộn dây hình trụ thông thường không cung cấp sự kết hợp yêu cầu về đáp ứng băng thông rộng, trở kháng và không gian lắp đặt có sẵn.

Từ hình dạng quấn dây đến hiệu suất RF đo được

Một cuộn dây có thể đáp ứng mục tiêu độ tự cảm trên máy đo LCR và vẫn hoạt động khác nhau sau khi lắp đặt trên PCB vi sóng.

Ở tần số cao hơn, cấu trúc hiệu quả gần với:

Cuộn cảm RF + dây dẫn + mối hàn + pad PCB + đường truyền

Điện dung pad và độ tự cảm dây dẫn bổ sung có thể làm dịch chuyển đáp ứng cộng hưởng đã lắp đặt ra khỏi phép đo chỉ thành phần.

Điều này trở nên đặc biệt quan trọng đối với:

· mạng phân cực bộ khuếch đại RF;

· mạch phối hợp vi sóng;

· choke RF băng thông rộng;

· đầu vào bộ thu tốc độ cao;

· mô-đun truyền thông;

· thiết bị kiểm tra và đo lường.

HOAN sử dụng thiết bị đo tần số cao, bao gồm Máy phân tích mạng Vector, để đặc tính hóa thành phần RF.

Đối với các cuộn cảm RF được chọn, dữ liệu S2P Touchstone cũng có thể được cung cấp để các kỹ sư có thể đánh giá hành vi phụ thuộc vào tần số trong phần mềm mô phỏng RF thay vì chỉ dựa vào mô hình cuộn cảm tập lý tưởng.

Trong ADS, HFSS hoặc quy trình làm việc mô phỏng RF khác, mô hình S2P có thể cung cấp biểu diễn thực tế hơn về thành phần được đặc tính hóa khi tần số hoạt động tiến gần đến cuối dải tần được chỉ định của nó.

Tại sao thông tin PCB lại quan trọng trong dự án cuộn cảm RF tùy chỉnh

Yêu cầu về “20 nH” không cung cấp đủ thông tin cho nhiều thiết kế vi sóng.

Hai cuộn dây có cùng độ tự cảm danh định có thể hoạt động khác nhau vì:

số vòng dây, bước quấn, đường kính dây dẫn, hình dạng dây dẫn và ký sinh lắp đặt.

Thông tin PCB trở nên đặc biệt có giá trị khi:

· tần số hoạt động gần với SRF của thành phần;

· chiều dài dây dẫn phải được giảm thiểu;

· diện tích lắp đặt có sẵn bị hạn chế chặt chẽ;

· cuộn dây được sử dụng trong mạng phối hợp;

· mạch yêu cầu trở kháng được kiểm soát trên một dải tần rộng.

Bản vẽ bố trí PCB hoặc mô-đun có thể tiết lộ các hạn chế không thể nhìn thấy chỉ từ thông số kỹ thuật độ tự cảm.

Ví dụ, xoay hoặc định vị lại dây dẫn để phù hợp với mô-đun nhỏ gọn có thể thay đổi cấu trúc ký sinh đã lắp đặt. Ở vài GHz, điều chỉnh cơ khí đó cũng có thể trở thành điều chỉnh RF.

Các thông số cuộn cảm RF cần cung cấp cho phát triển tùy chỉnh

Cung cấp các điều kiện thiết kế chính ngay từ đầu sẽ giảm thiểu các lần lặp mẫu thử không cần thiết.

Sau đó, một mẫu thử có thể được đánh giá về độ tự cảm, hình dạng và đáp ứng RF trước khi các thông số quấn dây được cố định cho sản xuất.

Nếu cộng hưởng hoặc trở kháng đo được không nằm ở nơi mạch yêu cầu, các thay đổi về số vòng dây, bước quấn, đường kính hoặc hình dạng dây dẫn có thể được đánh giá trong lần lặp tiếp theo.

Hỗ trợ thiết kế mạng phân cực RF, phối hợp và mô-đun vi sóng

Cuộn cảm RF tùy chỉnh thường được xem xét khi một thành phần tiêu chuẩn đáp ứng một yêu cầu nhưng bỏ lỡ một yêu cầu khác.

Một mạng phân cực có thể yêu cầu trở kháng băng thông rộng hơn.

Một mạch phối hợp có thể cần độ tự cảm nhỏ với tổn hao thấp.

Một mô-đun vi sóng nhỏ gọn có thể hầu như không có sự linh hoạt về chiều dài dây dẫn hoặc hướng của thành phần.

Trong những trường hợp này, việc chỉ chọn theo độ tự cảm danh định sẽ để lại quá nhiều hành vi RF không xác định.

Khả năng sản xuất cuộn cảm RF tùy chỉnh của HOAN nhằm mục đích kết nối thiết kế quấn dây chặt chẽ hơn với các yêu cầu điện và cơ khí cuối cùng của mạch.