Cuộn cảm siêu băng thông 550nH ±20% Dây siêu nhỏ Chống cộng hưởng Tắc nghẽn RF 50MHz - 40GHz

Cuộn cảm hình nón siêu băng thông HALT40005 | 550nH ±20% Micro-Wire Chống cộng hưởng RF (50MHz - 40GHz)

Tại sao 40 GHz và 550 nH không thể tồn tại trong một cuộn cảm hình trụ

Lấy một cuộn cảm hình trụ tiêu chuẩn được quấn để tạo ra 550 nH điện cảm. Số vòng dây cần thiết — với kích thước thực tế — sẽ đủ lớn để điện dung tích lũy giữa các vòng dây cộng hưởng với điện cảm của cuộn dây ở đâu đó giữa 200 MHz và 400 MHz. Trên tần số đó, trở kháng giảm từ cảm sang dung, và linh kiện ngừng hoạt động như một bộ lọc. Đây không phải là lỗi sản xuất; đó là hệ quả trực tiếp của hình học quấn dây đồng đều.

Cuộn cảm HALT40005 thoát khỏi giới hạn này bằng cách từ bỏ việc quấn dây đồng đều. Thay vào đó, các vòng dây được quấn theo hình nón thuôn liên tục — hẹp ở một đầu, rộng ở đầu kia. Vì các vòng dây liền kề có đường kính thay đổi dần dần, không có hai cặp vòng dây nào có diện tích bề mặt đối diện giống hệt nhau. Điện dung ký sinh tồn tại được phân bố phổ chứ không tập trung ở một sản phẩm LC duy nhất. Tại đỉnh nhọn hẹp, nơi cuộn dây kết nối với đường microstrip 50-Ω, đường kính vòng dây tiến gần đến 0,40 mm và điện dung shunt với mặt phẳng đất là không đáng kể. Ở đáy rộng, các vòng dây lớn hơn tích lũy toàn bộ 550 nH điện kháng chặn, có hiệu lực xuống tới 50 MHz. Giữa hai thái cực này, sự chuyển đổi trở kháng diễn ra mượt mà và liên tục — không có cộng hưởng tự thân, không có rãnh S21.

HALT40005 được quấn bằng dây đồng không oxy 0,05 mm (50 µm) có cách điện polyimide, định mức cho dòng điện DC liên tục 200 mA với mức tăng nhiệt độ dưới 15°C. Tần số tự cộng hưởng vượt quá 40,0 GHz, được xác nhận bằng phép đo VNA trên bộ gá thử nghiệm microstrip được hiệu chuẩn TRL. Có sẵn tùy chọn dây 0,08 mm theo đơn đặt hàng tùy chỉnh cho các ứng dụng yêu cầu dòng điện thiên áp cao hơn với chi phí băng thông trên khoảng 5 GHz.

Dữ liệu Hiệu suất trên Toàn bộ Dải Hoạt động

Tham chiếu Thông số kỹ thuật

Bộ lọc thiên áp quang điện: Một linh kiện thay thế ba linh kiện

Trong một bộ lọc thiên áp thông thường của bộ thu quang 400G, mạng tiêm DC có thể sử dụng một chuỗi ba cuộn cảm — có lẽ là 1 µH, 100 nH và 10 nH — mỗi cuộn cảm bao phủ một phần phổ. Các điểm nối giữa các linh kiện này tạo thành các mạch LC song song không mong muốn cộng hưởng trong dải 3–8 GHz, tạo ra độ suy giảm S21 đặc trưng ở dải giữa làm giảm tuyến tính của mắt PAM4.

HALT40005 gộp chuỗi ba cuộn cảm này thành một linh kiện 3,0 mm duy nhất. Vì hình dạng hình nón cung cấp một gradient trở kháng liên tục thay vì ba trạng thái cảm riêng biệt, nên không có điểm nối, không có mạch ký sinh và không có độ suy giảm ở dải giữa. S21 đo được của một bộ lọc thiên áp được lắp ráp đúng cách sử dụng HALT40005 là phẳng trong phạm vi sai số đo của bộ gá từ 50 MHz đến 40 GHz. Đối với các nhà thiết kế bộ thu quang, điều này có nghĩa là bộ lọc không còn là yếu tố giới hạn trong ngân sách kênh.

Yêu cầu Lắp ráp Vật lý

1. Kết nối phía đỉnh: Đầu hình nón hẹp được hàn vào đường microstrip hoặc waveguide đồng phẳng 50-Ω. Lắp cuộn dây vuông góc với mặt phẳng bo mạch. Bất kỳ sai lệch nào so với hướng 90° sẽ tạo ra sự ghép trường không đối xứng làm tăng S11 ở tần số sóng milimet.
2. Dây dẫn lộ ra ở đỉnh: Chiều dài dây dẫn giữa mối hàn và vòng dây đầu tiên phải là ≤0,3 mm. Mỗi 0,5 mm dây dẫn lộ ra thêm sẽ tạo ra khoảng 0,3 nH điện cảm nối tiếp ký sinh — đủ để dịch chuyển đáng kể sự phù hợp đầu vào trên 30 GHz.
3. Định tuyến DC dây đáy: Đầu hình nón rộng kết nối với nút đầu vào thiên áp DC. Đặt một tụ điện gốm 100 pF song song với một tụ điện 10 nF trong phạm vi 1 mm của pad này để shunt bất kỳ rò rỉ RF nào xuống đất.
4. Ổn định cơ học: Cố định thân cuộn dây bằng một chấm keo siêu nhỏ (≤0,3 mm đường kính) Epotek H70E ít bay hơi trên mặt cuộn dây. Điều này loại bỏ sự điều biến khoảng cách vòng dây siêu âm tạo ra các dải biên pha nhiễu.
5. Ngân sách nhiệt mối hàn: Đầu hàn ở 280–320°C. Giới hạn thời gian: 2 giây. Dây dẫn 50 µm đạt đến nhiệt độ hàn trong một phần giây; gia nhiệt kéo dài sẽ ủ đồng và có thể làm biến dạng vĩnh viễn hình dạng thuôn chính xác.

Phạm vi Ứng dụng

• Tiêm thiên áp DC cho trình điều khiển laser và TIA trong các mô-đun TOSA và ROSA 100G/400G/800G
• Thiên áp cổng LNA GaAs pHEMT và thiên áp máng GaN HEMT trong bộ thu và bộ phát dải Ka
• Tách nhiễu phân cực ngược cho diode quang tốc độ cao trong chuỗi phát hiện kết hợp
• Mạng hồi tiếp DC cho bộ chuyển mạch diode PIN và bộ suy giảm bước kỹ thuật số
• Phân phối nguồn thiên áp phần tử mảng pha 5G mmWave (FR2)
• Thiên áp đầu vào bộ thu EW và SIGINT (0,05–40 GHz)

Câu hỏi từ Thực địa

H: HALT40005 khác với HALT40005A và HALT40005B như thế nào?
A: Cuộn cảm lõi — 550 nH, dây 0,05 mm, hình nón lõi không khí 50 MHz–40 GHz — là linh kiện giống hệt được sản xuất trên cùng một dây chuyền. Ba biến thể khác nhau về trọng tâm tài liệu ứng dụng: HALT40005A phục vụ cho việc lọc siêu băng rộng đa dụng; HALT40005B cung cấp chứng nhận độ tin cậy dành riêng cho quang điện tử và hướng dẫn hàn dây nêm; HALT40005 nhấn mạnh tích hợp bộ lọc thiên áp không cộng hưởng với hướng dẫn lắp ráp cấp mô-đun. Chọn biến thể có tài liệu hỗ trợ phù hợp nhất với quy trình thiết kế của bạn.

H: Trình điều khiển laser của chúng tôi tiêu thụ 190 mA. Bảng dữ liệu cho biết tối đa 200 mA. Như vậy có đủ biên độ không?
A: Ở mức 190 mA, công suất tiêu thụ I²R khoảng 72 mW (dựa trên DCR cuộn dây điển hình là 2,0 Ω). ΔT kết quả xấp xỉ 12°C — nằm trong giới hạn thiết kế 15°C. Biên độ dòng điện 10% cung cấp biên độ đủ cho sự thay đổi DCR giữa các đơn vị và sự tăng nhiệt độ môi trường bên trong vỏ mô-đun.

H: Hướng lắp đặt nào cho S11 tốt nhất trên 30 GHz?
A: Lắp đặt vuông góc (trục cuộn dây tạo góc 90° với mặt phẳng bo mạch, đỉnh nhọn được hàn trực tiếp vào đường microstrip) luôn cho kết quả phản xạ trở lại tốt nhất trên 30 GHz. Có thể lắp đặt theo chiều ngang với một góc 90° ở dây dẫn đỉnh trong các mô-đun bị hạn chế về chiều cao nhưng sẽ tạo ra điện cảm ký sinh bổ sung ở chỗ uốn cong. Nếu cần lắp đặt theo chiều ngang, Hoan khuyến nghị mô phỏng EM 3D của hình dạng dây dẫn bị uốn cong cụ thể bằng cách sử dụng dữ liệu .s2p được cung cấp.