Los inductores de radiofrecuencia (RF), versátiles e integrales en varios tipos de construcción, atienden a requisitos de rendimiento específicos en diversas aplicaciones.Las aplicaciones comunes en los circuitos de RF incluyen coincidencia, resonadores y estranguladores.La coincidencia es un proceso crucial que implica eliminar los desajustes de impedancia y minimizar las reflexiones y pérdidas en líneas entre bloques de circuito, como antenas, bloques de radiofrecuencia o bloques de frecuencia intermedia (IF).En los circuitos de sintetizadores y osciladores, los resonadores emplean resonancia para ajustar el circuito y establecer la frecuencia deseada.
En su papel de cuidados, los inductores de RF se colocan estratégicamente en las líneas de la fuente de alimentación de componentes funcionales como bloques de RF o bloques de IF.Su función principal aquí es atenuar las corrientes de CA de alta frecuencia.La TEE de sesgo en estos sistemas permite que la corriente de CC influya en dispositivos activos como diodos, combinando la corriente de polarización de CC con la señal de AC/RF para la salida de la junta del puerto de salida AC+DC.
Especificaciones de inductores de RF:
La inductancia, una propiedad crítica de los conductores eléctricos, resiste los cambios en el flujo de corriente.Se define como la relación de voltaje inducido a la tasa de cambio en la corriente que genera este voltaje, medido en Henrys (H).Los inductores de RF típicamente poseen clasificaciones de inductancia desde 0.5 nanohenries (NH) a varios cientos de nanohenries.El valor de inductancia está influenciado por factores como la construcción, el tamaño del núcleo, el material central y el número de giros de la bobina.Estos inductores están disponibles con valores de inductancia fijos y variables.
La calificación de corriente de CC (DCR) está íntimamente vinculada a la resistencia a CC y se cuantifica en amperios.Significa la corriente máxima que el inductor puede administrar sin sobrecalentamiento o saturación, un factor vital para evaluar el rendimiento térmico de un inductor.A medida que aumentan la corriente y la resistencia de DC, también lo hace la pérdida de energía, lo que lleva a un aumento en la temperatura del inductor.Por ejemplo, un componente con una temperatura ambiente nominal de 125 ° C que experimenta un aumento de 15 ° C debido a la corriente nominal completa (IRMS o IDC) alcanzará una temperatura máxima aproximada de 140 ° C.
La corriente de saturación es el nivel de corriente continua que disminuye la inductancia a un valor especificado.La reducción de inductancia ocurre porque el núcleo solo puede acomodar una cierta densidad de flujo.Esta corriente de saturación se relaciona con las propiedades magnéticas del inductor, mientras que DCR define la corriente de CC máxima que puede transportar, lo que refleja sus características físicas.
La frecuencia de auto-resonante (SRF) es el punto más allá del cual el inductor deja de funcionar como se esperaba.En general, una mayor inductancia conduce a un SRF más bajo debido a la capacitancia parásita, y el reverso también es cierto.Los inductores con baja capacitancia distribuida entre los electrodos terminales o los giros de conductores de la herida resuenan con esta capacitancia en SRF.En SRF, el inductor se comporta como una resistencia, que exhibe impedancia.En frecuencias superiores a SRF, la capacitancia distribuida se convierte en el factor dominante.
Al seleccionar inductores para circuitos y módulos de alta frecuencia, simplemente considerar la inductancia requerida no es suficiente.Idealmente, el SRF debería ser al menos diez veces más alto que la frecuencia operativa.Para las aplicaciones de estrangulamiento, el SRF marca el punto donde la impedancia alcanza su pico, ofreciendo un bloqueo de señal superior.
El factor Q, un parámetro adimensional, describe el subdampado de un oscilador o resonador.Se define aproximadamente como la relación de energía inicial almacenada en la cavidad resonante con la energía perdida en un período de oscilación.Alternativamente, puede verse como la relación entre la frecuencia central de un resonador a su ancho de banda cuando está impulsada por la oscilación.
Un alto factor Q da como resultado un ancho de banda estrecho, crucial cuando el inductor es parte de un circuito de células LC (oscilador) o se usa en aplicaciones de paso de banda estrecho.También reduce la pérdida de inserción y minimiza el consumo de energía.La medición de Q incluye todas las pérdidas reales e imaginarias dependientes de la frecuencia, como inductancia, capacitancia, efecto de la piel del conductor y pérdidas de núcleo en materiales magnéticos.
Especificaciones de equilibrio:
Los inductores físicos de RF son dispositivos no ideales que abarcan resistencia parásita, inductancia y capacitancia.Estos aspectos no lineales afectan el rendimiento, lo que requiere compensaciones entre varias especificaciones.Por ejemplo, las corrientes más altas requieren cables más grandes para minimizar las pérdidas y el aumento de la temperatura.Los cables más grandes reducen el DCR y aumentan la Q, pero esto tiene el costo de un tamaño de pieza más grande y posiblemente SRF más bajo.En términos de corriente nominal, los inductores de WireWound superan a los inductores multicapa del mismo tamaño e valor de inductancia.Por el contrario, los inductores multicapa con tamaño e inductancia idénticos tienen un valor Q mucho más alto que los inductores de alambre.
La utilización de un inductor de núcleo de ferrita con menos giros da como resultado una mayor capacidad de corriente y un DCR más bajo.Sin embargo, las ferritas aportan su propio conjunto de limitaciones, como la variabilidad de inductancia con la temperatura, las tolerancias más flexibles, la Q más baja y las clasificaciones de corriente de saturación reducida.Los inductores de ferrita con una estructura magnética abierta no se saturan incluso a la corriente nominal completa.
Selección de la estructura del inductor de RF:
Los métodos de fabricación actuales ofrecen formas de mitigar los efectos de varios parásitos y optimizar las características del inductor de RF para aplicaciones específicas.
Los inductores de chips de núcleo de cerámica, utilizados para el filtrado de banda estrecha en RF y equipos de comunicaciones de frecuencia de microondas, cuentan con Q muy altas y pueden reducir las tolerancias de inductores al 1%.
Los inductores de ferrita o chips de núcleo, que son las estranguladores de RF de WireWound, proporcionan aislamiento y filtrado de banda ancha sin saturación del núcleo.Entregan la mayor inductancia y el DCR más bajo para su tamaño de EIA.
Los inductores de chips multicapa ofrecen una operación de bajo DCR, alta Q y alta temperatura.Su estructura de material cerámico facilita el alto rendimiento a altas frecuencias, y el proceso multicapa produce una amplia gama de valores de inductancia.Mientras que los dispositivos multicapa proporcionan un rango de inductancia más amplio que la película o el núcleo de aire, no pueden igualar el rango de inductancia o la clasificación de corriente de los tipos de WireWound.
Los inductores de núcleo aéreo, también ahogados de RF, proporcionan aislamiento y filtrado de banda ancha sin necesidad de saturación de núcleo.Ofrecen la mayor inductancia y el DCR más bajo para su tamaño de EIA.
Los inductores de banda ancha y de banda ancha, con alta impedancia sobre un ancho de banda ancho, son ideales para camisetas de sesgo de banda ultra ancha de hasta 100 GHz.En aplicaciones de sesgo de banda ancha, un solo inductor cónico puede reemplazar múltiples inductores de banda estrecha en cascada.
Los inductores de RF cónico de banda ancha se ajustan a una variedad de aplicaciones, desde instrumentación de prueba hasta diseño de circuitos de microondas.Estos inductores de banda ancha sobresalen en camisetas de sesgo y se pueden utilizar en plataformas de comunicaciones y configuraciones de pruebas de RF de hasta 100 GHz.
Los sensores de transpondedores RFID y NFC, especializados para una alta sensibilidad y un largo rango de lectura en etiquetas de transpondedor y antenas NFC/RFID, están optimizados para aplicaciones exigentes como el monitoreo de la presión de los neumáticos, que requieren un alto rendimiento en entornos mecánicos y de alta temperatura.
Los inductores, un componente crucial en la cadena de señal de RF/microondas, presentan un desafío de categorización que requiere una comprensión profunda de sus diversas capacidades.Una vez que se determinan las especificaciones, navegar a través de una multitud de opciones de construcción es esencial para identificar el componente óptimo para una aplicación determinada.