Radiofrequentie (RF) en microgolfcircuits in toepassingen zoals radar, magnetische resonantiebeeldvorming (MRI), communicatiesystemen en medische elektronische apparaten vereisen nauwkeurige, stabiele en toepassingsspecifieke passieve componenten met weinig verlies. Deze vereisten zijn met name van toepassing op inductoren, omdat deze een stabiele inductantiewaarde moeten hebben en minimaal moeten worden beïnvloed door temperatuur en frequentie. Ze moeten ook verliezen minimaliseren en zelfresonante frequenties (SRF's) binnen de bandbreedte van de applicatie vermijden om de signaalintegriteit te behouden.
Dit artikel bespreekt de vereisten en kenmerken van inductoren in RF-toepassingen. Vervolgens werden de high-Q keramische kerninductoren van Knowles geïntroduceerd, die ontwerpers kunnen gebruiken om aan de meest veeleisende RF-toepassingsvereisten te voldoen.
Inductoren in RF-circuits
Inductoren zijn passieve reactieve componenten die stroomveranderingen tegengaan door energie op te slaan in een magnetisch veld. Ze zijn samengesteld uit een spoel met een relatief eenvoudige structuur, maar de spoel genereert verschillende parasitaire elementen. Het equivalente circuit van een inductor omvat loodinductie en capaciteit, spoelweerstand en draai-naar-draai-capaciteit. (Figuur 1).
Equivalent schakelschema van de inductor
Figuur 1: Het equivalente circuit van een inductor omvat parasitaire componenten zoals inductantie, capaciteit en weerstand. (Afbeeldingsbron: Art Pini)
Inductoren hebben verschillende functies in RF-circuits, variërend van eenvoudige smoorspoelen die worden gebruikt om AC- en DC-signaalcomponenten te isoleren tot fijnafstemmingsapparaten die worden gebruikt in energieopslagcircuits en filters. Ze werken op radio- en microgolffrequenties, en om reflectie en staande golven tot een minimum te beperken, moeten in hun ontwerp componenten met kleinere parasitaire capaciteit en inductie worden gebruikt. Bij dergelijke toepassingen moet ook rekening worden gehouden met frequentieafhankelijke effecten zoals huideffect en straling. RF-inductoren kunnen geen verliezen tolereren bij het verwerken van kleine signalen en vereisen een hoge kwaliteitsfactor (Q) en een lage equivalente serieweerstand (ESR). Daarom omvatten de specificaties van de inductor niet alleen inductantie, tolerantie en nominaal vermogen, maar omvatten ze ook enkele RF-specifieke vereisten, voornamelijk Q-waarde, SRF en ESR.