RF-transformator uitgelegd

RF-transformatoren zijn passieve apparaten met twee of meer poorten met een breed scala aan toepassingen voor veel RF-toepassingen. Een van de meest voorkomende toepassingen van een RF-transformator is de Balun, die zorgt voor een efficiënte koppeling tussen ongebalanceerde transmissiecircuits en gebalanceerde circuits. Andere veel voorkomende toepassingen zijn voor impedantie-aanpassing tussen circuits met verschillende impedanties. Andere toepassingen zijn onder meer DC-isolatie, het injecteren van DC-stroom of het verbeteren van de common-mode-afwijzing van een circuit.

RF-transformatoren werken via het mechanisme van magnetische koppeling tussen geleiders die zodanig zijn gestructureerd dat ze de gewenste functie bieden. Er is een breed scala aan RF-transformatortechnologieën, waaronder kern en draad, transmissielijn, bij lage temperatuur meegestookt keramiek (LTCC) en monolithische microgolf-geïntegreerde schakeling (MMIC), en transformatoren zijn verschillend gebouwd, afhankelijk van de technologie. De oorspronkelijke transformatortechnologie was bijvoorbeeld core &wire, waarbij twee geïsoleerde geleiders rond een ferromagnetische of luchtkern waren gewikkeld.

Met een kern- en draadtransformator resulteert de magnetische flux die in de kern wordt ontwikkeld door een wisselstroom door een van de geleidende paden te injecteren, in een stroom in het secundaire pad. De verhouding van het aantal windingen rond de kern bepaalt de omvang van de impedantietransformatie van de ene kant van de transformator naar de andere. In dit geval worden de prestaties van de RF-transformator grotendeels bepaald door de eigenschappen van het gebruikte kernmateriaal. Als bijvoorbeeld een ferromagnetische kern wordt gebruikt, is het magnetische gedrag van de kern afhankelijk van de temperatuur, frequentie en kracht van de signalen die er doorheen gaan. Daarom is een zorgvuldige selectie van kernmateriaal en fabricagemethoden voor transformatoren noodzakelijk om optimale transformatorprestaties te realiseren.

Transformatoren kunnen ook worden gemaakt door transmissielijnen om ferromagnetische of luchtkernen te wikkelen. Bovendien kunnen kwartgolflengten van transmissielijnen ook worden gebruikt om een ​​ander type RF-transformator te bouwen. LTCC- en MMIC RF-transformatoren worden vervaardigd met behulp van vlakke geleiders en isolerende lagen om zeer hoogfrequente RF-transformatoren in compacte vormfactoren te ontwikkelen. Aangezien de fysieke grootte van een RF-transformator een grote invloed heeft op de RF-prestatieparameters, vertonen LTCC- en MMIC RF-transformatoren doorgaans slechte prestaties bij lage frequenties in vergelijking met fysiek grotere kern- en draad- en transmissielijntransformatoren.

Algemene RF-transformatortoepassingen

• Impedantietransformatie (d.w.z. impedantieaanpassing)
• Efficiënt gebalanceerde naar ongebalanceerde circuits koppelen
• Spanningstransformatie
• DC-isolatie tussen circuits bieden
• DC-stroom in een RF-pad injecteren
• Common mode afwijzing (CMR) verbeteren
• Grondisolatie
• Hoogfrequente signalen van een signaallijn filteren

Uitgelichte afbeeldingsbron:Pasternack