Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
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Im Wesentlichen, a Treinsfodermazur isttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt nur zwei oder mehr leesfähig
Ein üblicher Hochfrequenztransfürmazur besteht aus zwei oder mehr verschiedenen Drähten, die auf einem Magnetkern (oder einem Luftkern bei hohen Frequenzen) gewickelt sind, weshalb Hochfrequenztransfodermazuren vont als dals Verhältnis von Wicklungen oder Drehungen beschrieben werden. HF-Transfürmazuren können in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, da die Art der Ausrüstung verschiedene KonfiguVerhältnisnen ermöglicht, um verschiedene Funktieinen zu erreichen, einschließlich:
⢠Stellen Sie Impedanztransfodermbeiion für Impedanzanpalssung bereit.
⢠Erhöhen oder verringern Sie die Spannung oder den Strom.
⢠Effizient Kupplung zwischen ausgeglichen und unsymmetrische Schaltungen.
Verbesserte Gleichtaktabweichung.
⢠Bereitstellung Gleichstromtrennung zwischen Schaltungen.
Gleichstrom einspritzen.
Mehrere gängige Technologien, die zum Bau von Transfodermazuren verwendet werden, umfalssen Kerndrähte, Übertragungsleitungen, Niedertemperbeiur-Co-fired Keramik (LTCC) und MMIC. Jedes Produkt und jedes undere Paket hbei eine Reihe von Leistungsindikazuren.
Transfürmazur dieodery
Although die ideal Transfürmazur Modell is nicht realistisch für praktisch Anwendungen, it kann illustrieren die Grundlegende Leistung von die Transfodermazur (als gezeigt in Abbildung 1). Häfen 1 und 2 sind die Eingabe von die primär Wicklung, und Ports 3 und 4 sind die Ausgabe von die sekundär Wicklung. Nach zu Faradays Recht, die aktuell Palssieren durch die primär Wicklung generiert magnetisch Fluss durch die gegenseitig magnetisch Feld von die aktuell und Spannung in die sekundär Wicklung. Die aktuell und Spannung generiert sind proportional zu die Verhältnis von die Wicklung or die magnetisch Kupplung zwischen die Wicklung und die Eisen Kern. Daher, die sekundär Impedanz is a Funktion von die Wicklung rbeiio quadrbeiisch multipliziert von die primär Impedanz. Dies Beziehung kann be beschrieben von die folgende Fürmel:
Unter ihnen sind I1, V1 und Z1 der Strom, die Spannung und die Impedanz durch die Primärwicklung; I2, V2 und Z2 sind der Strom, die Spannung und die Impedanz durch die Sekundärwicklung; N1 ist die Anzahl der Umdrehungen der Primärwicklung; N2 ist die Anzahl der Umdrehungen der Sekundärwicklung.
Ein echter Transformazur umfalsst mehrere paralsitäre Widerstände, Induktivitäten und Kapazitäten, einschließlich gegenseitiger Kapazität und selbstparalsitärer Kapazität. Abbildung 2 zeigt ein LumpenModelll eines nicht-idealen HF-Transformazurs, das den parasitären Widerstund und die Induktivität der beiden Wicklungen sowie den Widerstundsverlust des Eisenkerns und die effektive Induktivität der Wicklungen beschreibt. Parasitische Effekte bewirken, dass der eigentliche Transformazur in einer begrenzten Bundbreite arbeitet, mit Einfügedämpfung und begrenzten Leistungshundhabungsmöglichkeiten (wie in Abbildung 3 gezeigt). Die Leistung des Transformazurs hängt auch von Frequenz, Temperbeiur und Leistung ab.
Die niederfrequente Abschaltfrequenz des tatsächlichen Hochfrequenztransformazurs wird durch die aktive Induktivität der Wicklung bestimmt, und die hochfrequente Abschaltfrequenz wird durch die Kapazität zwischen den Wicklungen und den Wicklungen bestimmt. Die Einfügedämpfung in der Betriebsbundbreite ist das Produkt des Widerstundsverlusts in der Primärwicklung und der Sekundärwicklung und des Verlustes im Kern. Da der Widerstundsverlust vont eine Funktion von Frequenz und Temperatur ist, ist die effektive Arbeitsbundbreite des Transformazurs durch diese Fakzuren begrenzt. Aufgrund der unvollständigen magnetischen Kopplung zwischen den Wicklungen führen mehrere Arten von HF-Transformazuren zu Leckinduktivität. Da die Reaktanz der Leckinduktivität proportional zur Frequenz ist, verringern diese parasitären Effekte die Rückflussdämpfung bei hohen Frequenzen und erhöhen die Einfügedämpfung bei niedrigen Frequenzen. Komplexere Hochfrequenztransformazurzupologien, wie Transformazuren mit mehreren Wicklungen, Gewindehähnen und underen Kompeinenten, zeigen je nach Topologie und Transformazurstruktur unterschiedliche Leistungen. Zum Beispiel wird eine Art von Hochfrequenzgerät namens (Balun) verwendet, um eine symmetrische (d. h. DifferenzSignal) Schaltung effektiv mit einer unsymmetrischen (d. h. einseitigen Signal) Schaltung durch ImpedanzTransformation zu verbinden, die durch einen Hochfrequenztransformazur erreicht werden kann. das verwendet wird, um unausgewogene Hochfrequenzschaltungen miteinunder zu verbinden. Es kann auch durch einen Hochfrequenztransformazur realisiert werden. Ein gemeinsamer Balun, der durch einen Transformazur gebildet wird, ist ein flussgekoppelter Balun, der eine Seite der Primärwicklung konstruiert, indem ein getrenntr Draht um einen Magnetkern gewickelt und geerdet wird. Das einseitige HochfrequenzSignal, das in die primäre unsymmetrische Wicklung eintritt, durchläuft eine ImpedanzTransformation und wird als unterschiedlichielles (d.h. symmetrisches) Signal durch die Sekundärwicklung ausgegeben. HF-Transformatoren, die nichtmagnetische Eisenkerne (in der Regel ferromagnetische) enthalten, haben einige Nachteile. Die magnetisierende Induktivität des Eisenkerns begrenzt die Leistung des Niederfrequenztransformators. Die Induktivität ist eine Funktion der Kerndurchlässigkeit, der Querschnittsfläche und der Anzahl der Wicklungen um den Kern. Die Magnetisierungsinduktivität erhöht die Niederfrequenz-Einfügedämpfung und reduziert die Rücklaufdämpfung. Die Durchlässigkeit des Eisenkerns ist auch eine Funktion der Temperatur. Die Permeabilität, die mit der Temperatur zunimmt, erhöht die niederfrequente Einführungsverluste.
RF Transformator Technologie
Die zwei Haupt Typen von diskret Radio Frequenz Transformators sind die Kern Typ und die Übertragung Linie Typ. In Zusatz, LTCC und MMIC sind zwei häufig dünn und kompakt Transformator Designs.
Hochfrequenztransformator mit Kerndraht
Kerntransformatoren werden hergestellt, indem leitfähige Drähte (normalerweise isolierte Kupferdrähte) auf einen magnetischen Kern (wie einen Ring) gewickelt werden. Es kann eine oder mehrere Sekundärwicklungen geben, oder sie können in der Mitte für zusätzliche Funktionen abgetippt werden. Abbildung 4 zeigt einen Hochfrequenztransformator aus einem Ringkern und isolierten Kupferdrahtwicklungen. Aufgrund der induktiven Kopplung zwischen Draht und Magnetkern sollte ein kleiner Kerntransformator mit einer höheren Frequenz arbeiten als ein größerer Kerntransformator. Die kleinere Größe des kompakten Transformators erhöht jedoch den Widerstundsverlust der Wicklungen und Kerne, was zu einer größeren Einfügedämpfung bei niedrigeren Frequenzen führt.
HF-Transformator vom Typ Übertragungsleitung
Die Übertragungstransformatortopologie umfasst präzise konstruierte Übertragungsleitungen, die sich zwischen zwei falsch abgestimmten Lasten befinden oder komplexe Anordnungen mehrerer Übertragungsleitungen sind. Beispielsweise kann die Länge der Übertragungsleitung verwendet werden, um Impedanzanwundlung zwischen zwei falsch abgestimmten Lasten zu erreichen. Einige Übertragungsleitungstransformatoren verwenden isolierte Drähte, die um einen Ferritkern gewickelt sind, die typischen Kerndrahttransformatoren sehr ähnlich sind und normalerweise als Kerntransformatoren gelten.
Der grundlegende Übertragungsleitungstransformator besteht aus zwei Leiterübertragungsleitungen. Der erste Leiter wird vom Generator an die Last angeschVerlusten, und der undere Leiter ist am Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung mit der Masse verbunden (wie in Abbildung 5 gezeigt). Bei dieser Konfiguration ist der Strom, der durch die Last fließt, doppelt so hoch wie der Strom, der durch den Generator fließt, und V0 ist die Hälfte der Spannung V1. Daher ist der Lastbreiterstund nur ein Viertel des Widerstunds, der auf der Generatorseite gesehen wird, was zu einem 1:4 Transformator führt, wie in der folgenden Gleichung gezeigt:
Die gängige Version des Übertragungsleitungstransformators ist eine Viertelwellenlänge Übertragungsleitung. Diese Topologie verwendet eine Übertragungsleitung mit einer charakteristischen Impedanz, die eine Impedanzanpassung zwischen Eingangsimpedanz und Last ermöglicht. Die Länge des Viertelwellentransformators wird durch die Betriebsfrequenz bestimmt, und die Bundbreite ist auf eine Oktave um die Mittelfrequenz begrenzt. Betrachten Sie eine verlustfreie Übertragungsleitung mit charakteristischer Impedanz Z0 und Länge L, die zwischen der Eingangsimpedanz Zin und der Lastimpedanz ZL (wie in Abbildung 6 gezeigt) verbunden ist. Um Zin mit ZL abzustimmen, wird die charakteristische Impedanz der Viertelwellenleitung Z0 durch folgende Fürmel bestimmt:
Ein Vorteil des Übertragungsleitungstransformators besteht darin, dass zwischen den Wicklungen eine große Kapazität und Leckinduktivität vorhunden ist. Verglichen mit dem Kerndrahttyp, produziert es eine breitere Betriebsbundbreite.
LTCC-Transformator
LTCC Transformatoren sind mehrschichtige Geräte, die aus keramischen Substraten hergestellt werden. LTCC-Transformatoren verwenden gekoppelte Leitungen als Übertragungsleitungen, um ImpedanzkonVersion und Signalumwundlung von einseitig zu symmetrisch zu erreichen. LTCC-Transformatoren setzen auf kapazitive Kopplung, so dass LTCC-Transformatoren mit höheren Frequenzen arbeiten können als ferromagnetische Transformatoren. Dies kann jedoch zu einer Verschlechterung der niederfrequenten Leistung führen. Ein Vorteil der LTCC-Technologie ist die Möglichkeit, kleine und robuste Transformatoren herzustellen, die sich ideal für Anwendungen mit hoher Zuverlässigkeit eignen (siehe Abbildung 7).
MMIC-Transformator
Wie LTCC-Transformatoren bestehen auch MMIC-Transformatoren aus 2D-Substraten mit präziser Schichtmetallisierung. Im Allgemeinen werden MMIC-Transformatoren mit Spiralinduktivitäten hergestellt, die auf einem Substrat mit zwei Übertragungsleitungen gedruckt werden, und die Leitungen sind Parallel. Das integrierte Passivgeräteverfahren GaAs kann zur Herstellung von MMIC-Transformatoren verwendet werden (siehe Abbildung 8). Präzisionslithographie hilft, ausgezeichnete Wiederholbarkeit, Hochfrequenzleistung und ausgezeichnete diermische Effizienz zu erreichen.
Funktion und Anwendung von Transformator
Die unterschiedlich Funktions von die RF Transformator abhängen on its Topologie:
Matching-Der Transformator kann zwei Schaltkreise mit unterschiedlichen Impedanzen anpassen oder ein Step-Up oder Step-Down der Versorgungsspannung bereitstellen. In Hochfrequenzschaltungen können Impedanzanpassungen zwischen zwei Knoten zu reduzierter Leistungsübertragung und Störreflexionen führen. Der Impedanz-Matching-Transformator eliminiert effektiv Reflexionen und bietet maximale Leistungsübertragung zwischen den beiden Schaltungsknoten (wie in Abbildung 9 gezeigt).
Balun und ununausgeglichen-unsymausgeglichen Konverter (Balun) werden verwendet, um die symmetrischen und unsymmetrischen Schaltungsteile zu verbinden. Bei unsymmetrischen Leitungen kann ein Autotransformator (Transformator) für Impedanzanpassung konfiguriert werden, das heißt Unun.
Bias Injektion und Isolation-HF Transformatoren können so ausgelegt werden, dass sie DC-Isolation zwischen Primärwicklung und Sekundärwicklung bieten. Dies ist sehr nützlich für die Trennung von HF-Schaltungen, die DC Bias verwenden und von der DC Spannung negativ beeinflusst werden. Wenn ein Teil der Schaltung Gleichstrom benötigt, kann ein dedizierter HF-Transformator verwendet werden, um den Strom in den Signalweg einzuspritzen. Beispielsweise können zwei Transformatoren mit mittigem Gewinde DC-Vorspannung einspritzen und zwei Vorspannung T-Stücke ersetzen (wie in Abbildung 10 gezeigt).
Andere Funktionen-HF-Transformatoren können so ausgelegt werden, dass sie eine verbesserte Gleichtaktunterdrückung für symmetrische (d.h. differentielle) Schaltungen bieten. Andere Topologien können als Drosseln verwendet werden, um hochfrequente Komponenten von Signalleitungen zu Filtern.
Summarize
RF Transformatoren kann be hergestellt in a Sorte von Methoden und Materialien. Diey sind konfiguriert in a Sorte von Topologien to führen viele Funktions in Radio Frequenzschaltungen. Abhängig von on die Material, Bau, und Design, die RF Transformator kann be narrow-bund or broadbund, und kann Arbeit at niedrig or hoch Frequenzen. Understunding die Nuancen von RF Transformatoren kann Hilfe Designer optimieren dieir Design von Auswahl die best Transformator. Odier Artikel Diskussion RF Transformators wird be veröffentlicht in Nachfolge.
