정밀 PCB 제조, 고주파 PCB, 고속 PCB, 표준 PCB, 다중 계층 PCB 및 PCB 조립.
본질적으로 변압기는 상호 감지 자기장으로 연결된 두 개 이상의 전도 고리일 뿐입니다.코어에 변화하는 자기 트래픽이 발생하면 하나의 전도 경로를 통과하는 AC 전류가 다른 전도 경로에서 전류를 감지합니다.유도 전류와 두 전도 고리 사이의 자기 결합량의 비율은 비례한다.전도성 고리와 코어 사이의 자기 결합의 비율은 추가 전도성 고리의 감지 전압을 결정하여 임피던스 변환과 전압 증가 또는 감소를 제공합니다.서로 다른 결합 계수를 가진 추가 전도 고리를 최대한 많이 추가함으로써 다양한 기능을 수행할 수 있습니다.이것이 RF 변압기가 다양하고 일반적인 장치이며 전체 RF/마이크로파 산업에서 널리 사용되는 이유입니다.
흔히 볼 수 있는 무선 주파수 변압기는 코어 (또는 고주파 아래의 공심) 에 감긴 두 개 이상의 다른 전선으로 구성되어 있는데, 이것이 무선 주파수 변압기가 일반적으로 권선 또는 주입 비율로 묘사되는 이유이다.무선 주파수 변압기는 다음과 같은 다양한 기능을 포함하여 장치의 특성이 서로 다른 구성을 허용하기 때문에 다양한 응용 프로그램에 사용될 수 있습니다.
– ¢ 임피던스 일치에 대한 임피던스 변환을 제공합니다.
전압이나 전류를 늘리거나 줄이다.
– 평형 회로와 불균형 회로 사이의 유효한 결합.
– 향상된 공통 모드 억제
회로 간의 직류 격리를 제공합니다.
직류 전류를 주입하다.
변압기 제조에 사용되는 몇 가지 일반적인 기술에는 코어 라인, 전송 라인, 저온 공소 세라믹 (LTCC) 및 MMIC가 포함됩니다.각 제품 및 포장마다 일련의 성능 지표가 있습니다.
변압기 이론은 이상적인 변압기 모델이 실제 응용에서 비현실적이지만 변압기의 기본 성능을 설명할 수 있다 (그림 1 참조).포트 1과 2는 기본 권선의 입력이고 포트 3과 4는 보조 권선의 출력입니다.패러데이 법칙에 따르면 1차 권선을 통과하는 전류는 2차 권선 중 전류와 전압의 상호 자기장을 통해 자기통량을 생성한다.발생하는 전류와 전압과 권선의 비율 또는 권선과 철심 사이의 자기결합 비율.따라서 보조 임피던스는 권선 비율의 제곱에 1차 임피던스를 곱한 함수입니다.이 관계식은 다음 공식으로 설명할 수 있습니다.
여기서 I1, V1 및 Z1은 기본 권선을 통과하는 전류, 전압 및 임피던스입니다.I2, V2 및 Z2는 보조 권선을 통과하는 전류, 전압 및 임피던스입니다.N1은 초급 권선의 주수입니다.N2는 보조 권선의 주수입니다.
실제 변압기는 여러 개의 기생 저항, 전감 및 용량을 포함하며, 상호 용량과 자체 기생 용량을 포함한다.그림 2는 비이상적인 무선 주파수 변압기의 집합 모형을 보여주는데, 이 모형은 두 개의 권선의 기생 저항과 전감, 그리고 철심의 저항 손실과 권선의 유효 전감을 묘사한다.기생 효과로 인해 실제 변압기는 제한된 대역폭에서 작동하고 삽입 손실과 제한된 전력 처리 능력을 가진다 (그림 3 참조).변압기의 성능은 주파수, 온도 및 전력에 따라 달라집니다.
실제 무선 주파수 변압기의 저주파 마감 주파수는 권선의 유원 전감에 의해 결정되며, 고주파 마감 주파수는 코일과 권선 사이의 용량에 의해 결정된다.작업 대역폭의 삽입 손실은 초급 권선과 차급 권선의 저항 손실과 철심의 손실을 곱한 것이다.저항 손실은 일반적으로 주파수와 온도의 함수이기 때문에 변압기의 유효한 작업 대역폭은 이러한 요소의 제한을 받는다.권선 사이의 불완전한 자기 결합으로 인해 몇 가지 유형의 RF 변압기가 누전감을 도입합니다.누전감의 저항은 주파수와 비례하기 때문에, 이러한 기생 효과는 고주파 시의 회파 손실을 감소시키고, 저주파 시의 삽입 손실을 증가시킨다.여러 개의 권선, 헤드 뽑기 및 기타 구성 요소가 있는 변압기와 같은 더 복잡한 무선 주파수 변압기 토폴로지는 토폴로지 및 변압기 구조에 따라 다른 성능을 표시합니다.예를 들어, Barren이라는 무선 주파수 장치는 임피던스 변환을 통해 균형 (즉, 차동 신호) 회로를 불균형 (즉, 단일 신호) 회로에 효과적으로 상호 연결하는 데 사용되며, 이는 무선 주파수 변압기를 통해 구현 될 수 있습니다.바론과 비슷한 또 다른 장비는 불균형한 무선 주파수 회로를 상호 연결하는 데 사용되는 바론이라고 불린다.또한 무선 주파수 변압기를 통해서도 가능합니다.변압기에 의해 형성되는 일반적인 바론은 자기통 결합 바론으로, 자기 코어에 별도의 도선을 감고 접지함으로써 초급 권선의 한쪽을 구축한다. 초급 불균형 권선으로 들어가는 단단 무선 주파수 신호는 임피던스 변환을 거쳐 세컨드 권선을 통해 차분 (즉, 균형) 신호로 출력된다.비자성 철심 (일반적으로 철자기) 을 포함한 RF 변압기는 약간의 단점이 있습니다.철심의 자화 전감은 저주파 변압기의 성능을 제한한다.센싱은 자기 코어 자기 전도율, 단면적 및 자기 코어 주위 권선 수량의 함수입니다.자화전감은 저주파 삽입 손실을 증가시키고 회파 손실을 감소시켰다.코어의 자기 전도율도 온도의 함수입니다.침투율은 온도가 높아짐에 따라 증가하고 저주파 삽입 손실도 따라서 증가한다.
무선 주파수 변압기 기술 이산 무선 주파수 변압기의 두 가지 주요 유형은 핵심형과 전송선형이다.또한 LTCC와 MMIC는 흔히 볼 수 있는 얇고 컴팩트한 변압기 디자인이다.
심선식 무선 주파수 변압기
코어형 변압기는 자기 코어 (예: 링) 에 컨덕터 (일반적으로 절연 동선) 를 감아 만듭니다.하나 이상의 보조 권선이 있거나 중심에서 플러그를 선택하여 추가 기능을 수행할 수 있습니다.그림 4는 고리형 철심과 절연 동선 권선으로 만든 무선 주파수 변압기를 보여 준다.도선과 코어 사이의 전감 결합으로 인해 작은 크기의 코어 변압기는 비교적 큰 크기의 코어 센서가 더 높은 주파수에서 작동해야 한다.그러나 컴팩트형 변압기의 작은 크기는 권선과 철심의 저항 손실을 증가시켜 낮은 주파수에서 더 큰 삽입 손실을 발생시킨다.
전송선식 무선 주파수 변압기
송전선로 변압기 토폴로지 구조는 정확하게 설계된 송전선로를 포함하는데 이런 송전선로는 두 개의 일치하지 않는 부하 사이에 위치하거나 여러 개의 송전선로의 복잡한 배치에 있다.예를 들어, 전송 케이블의 길이는 두 개의 배합되지 않은 부하 사이의 임피던스 변환을 실현하는 데 사용될 수 있습니다.일부 송전선로 변압기는 철산소 자기심에 감긴 절연 전선을 사용하는데, 이는 전형적인 심선 변압기와 매우 유사하며, 일반적으로 심형 변압기로 여겨진다.
기본 송전선로 변압기는 두 개의 도선 송전선로로 구성되어 있다.첫 번째 컨덕터는 발전기에서 부하로 연결되고 다른 컨덕터는 첫 번째 송전선로의 출력단에 접지합니다 (그림 5 참조).이런 구성을 통해 과부하 전류는 발전기를 흐르는 전류의 두 배, V0은 전압 V1의 절반이다.따라서 부하 저항은 발전기 측 저항의 1/4에 불과하므로 다음과 같은 1: 4 변압기가 생성됩니다.
전송선 변압기의 일반적인 버전은 1 / 4 파장의 전송선이다.이 토폴로지 구조는 입력 임피던스와 로드 간의 임피던스 일치를 가능하게 하는 특성 임피던스가 있는 전송선을 사용합니다.1 / 4 파장 변환기의 길이는 작동 주파수에 의해 결정되며 대역폭은 중심 주파수 주위의 1 배 주파수로 제한됩니다.특성 임피던스가 Z0이고 길이가 L인 무손실 전송선을 고려하여 입력 임피던스 Zin과 부하 임피던스 ZL 사이에 연결합니다 (그림 6 참조).Zin을 ZL과 일치시키기 위해 1 / 4 전송선 Z0의 특성 임피던스는 다음 공식에 의해 결정됩니다.
송전선로 변압기의 장점 중 하나는 권선 사이에 큰 용량과 누전감이 있다는 것이다.코어 라인 유형에 비해 작업 대역폭이 넓습니다.
LTCC 변압기
LTCC 변압기는 세라믹 베이스 라이닝을 사용해 만든 다층 부품이다.LTCC 변압기는 결합 회선을 전송선으로 사용하여 임피던스 변환과 신호의 단일 끝에서 균형으로의 변환을 실현한다.LTCC 변압기는 커패시터 결합에 의존하기 때문에 LTCC 변압기는 철자 변압기보다 더 높은 주파수에서 작동할 수 있다.그러나 이로 인해 저주파 성능이 저하될 수 있습니다.LTCC 기술의 장점 중 하나는 안정성이 높은 어플리케이션에 이상적인 작고 견고한 변압기를 제조할 수 있다는 것입니다(그림 7 참조).
MMIC 변압기
LTCC 변압기와 마찬가지로 MMIC 변압기도 정확한 계층형 평면을 가진 금속화된 2D 기판으로 만들어졌다.일반적으로 MMIC 변압기는 두 개의 전송선이 있는 기판에 인쇄된 나선형 센서를 사용하여 제조되며, 이 센서는 평행입니다.갈륨비소 통합 패시브 공법은 MMIC 변압기를 만드는 데 사용할 수 있습니다 (그림 8 참조).정밀 포토레지스트는 뛰어난 반복성, 고주파 성능 및 뛰어난 열 효율을 제공합니다.
변압기의 기능과 응용 RF 변압기의 다른 기능은 토폴로지 구조에 따라 다릅니다.
정합 변압기는 서로 다른 저항을 가진 두 회로를 정합하거나 전원 전압의 승압 또는 강압을 제공할 수 있다.무선 주파수 회로에서 두 노드 간의 임피던스 부조화는 전력 전송 감소와 장애 반사를 초래할 수 있습니다.임피던스 정합 변압기는 반사를 효과적으로 제거하고 두 회로 노드 사이에 최대 전력 전송을 제공합니다 (그림 9 참조).
밸런싱 및 비밸런싱 비밸런싱 변환기(Balun)는 밸런싱 및 비밸런싱 회로 부품을 연결하는 데 사용됩니다.불균형 회선의 경우 임피던스 일치, 즉 unun을 위해 자가 결합 변압기 (변압기) 를 구성할 수 있습니다.
오프셋 주입 및 격리 RF 변압기는 기본 권선과 보조 권선 사이에 DC 격리를 제공하도록 설계될 수 있습니다.이는 DC 오프셋을 사용하고 DC 전압에 부정적인 영향을 받는 RF 회로를 분리하는 데 유용합니다.회로의 일부에 직류 전류가 필요한 경우 전용 RF 변압기를 사용하여 신호 경로에 전류를 주입할 수 있습니다.예를 들어, 두 개의 중심 펌프 변압기는 직류 편향을 주입하고 두 개의 편향 3통을 대체할 수 있습니다 (그림 10 참조).
기타 기능 RF 변압기는 균형 (즉, 차분) 회로에 향상된 공통 모드 억제를 제공하도록 설계될 수 있습니다.다른 토폴로지 구조는 신호선의 고주파 컴포넌트를 필터링하기 위해 롤링으로 사용될 수 있습니다.
개요 RF 변압기는 여러 가지 방법과 재료로 제조할 수 있다.무선 회로에서 많은 기능을 수행하도록 다양한 토폴로지 구조로 구성됩니다.재료, 구조 및 설계에 따라 RF 변압기는 좁은 대역 또는 광대역이거나 저주파 또는 고주파에서 작동할 수 있습니다.RF 변압기의 미세한 차이를 이해하면 설계자가 최적의 변압기를 선택하여 설계를 최적화하는 데 도움이 될 수 있습니다.무선 주파수 변압기를 논의하는 다른 글들이 속속 발표될 것이다.
