Quandu u segnu di freccia di freccia di alta frequenza / microonde hè alimentatu in u PCB circuit, a perdita causata da u circuitu stessu è u materiale di u circuitu inevitabbilmente generarà una certa quantità di calore. A più grande a perdita, u più altu u putere chì passa per u materiale PCB, è u più grande u calore generatu. Quandu a temperatura operativa di u circuitu supera u valore nominale, u circuitu pò causà alcuni prublemi. Per esempiu, u paràmetru di u funziunamentu tipicu MOT, chì hè ben cunnisciutu in PCB, hè a temperatura operativa massima. Quandu a temperatura operativa supera a MOT, u rendiment è l’affidabilità di u circuitu PCB seranu minacciati. Per mezu di a cumminazione di modellazione elettromagnetica è misurazioni sperimentali, capiscenu e caratteristiche termiche di i PCB di microonde RF pò aiutà à evità a degradazione di u rendiment di u circuitu è ​​a degradazione di affidabilità causata da alte temperature.

Capisce cumu si verifica a perdita di inserzione in i materiali di circuitu aiuta à descriverà megliu i fatturi impurtanti ligati à u rendiment termicu di i circuiti PCB d’alta frequenza. Questu articulu hà da piglià u circuitu di a linea di trasmissione microstrip cum’è un esempiu per discutiri i cummerci ligati à a prestazione termale di u circuitu. In un circuitu microstrip cù una struttura di PCB à doppia faccia, i perditi includenu a perdita dielettrica, a perdita di cunduttore, a perdita di radiazione è a perdita di fuga. A diffarenza trà i diversi cumpunenti di perdita hè grande. Cù uni pochi eccezzioni, a perdita di fuga di circuiti PCB d’alta frequenza hè generalmente assai bassa. In questu articulu, postu chì u valore di perdita di perdite hè assai bassu, serà ignoratu per u mumentu.

Perdita di radiazzioni

Radiation loss depends on many circuit parameters such as operating frequency, circuit substrate thickness, PCB dielectric constant (relative dielectric constant or εr) and design plan. As far as design schemes are concerned, radiation loss often stems from poor impedance transformation in the circuit or electromagnetic waves in the circuit. The difference in transmission. Circuit impedance transformation area usually includes signal feed-in area, step impedance point, stub and matching network. Reasonable circuit design can realize smooth impedance transformation, thereby reducing the radiation loss of the circuit. Of course, it should be realized that there is the possibility of impedance mismatch leading to radiation loss at any interface of the circuit. From the point of view of operating frequency, usually the higher the frequency, the greater the radiation loss of the circuit.

I paràmetri di i materiali di circuitu ligati à a perdita di radiazione sò principarmenti custanti dielettrica è spessore di materiale PCB. U più grossu u sustrato di u circuitu, più grande hè a pussibilità di pruvucà a perdita di radiazione; u più bassu u εr di u materiale PCB, u più grande a perdita di radiazzioni di u circuitu. Comprehensively pisà caratteristiche materiali, l ‘usu di sustrati circuit magre pò ièssiri usatu comu na manera di cumpensà a perdita di radiazzioni causata da materiali circuitu bassu εr. L’influenza di u spessore di u substratu di u circuitu è ​​di εr nantu à a perdita di radiazione di u circuitu hè perchè hè una funzione dipendente da a frequenza. Quandu u gruixu di u sustrato di u circuitu ùn trapassa 20mil è a frequenza operativa hè più bassa di 20GHz, a perdita di radiazione di u circuitu hè assai bassu. Siccomu a maiò parte di e frequenze di modellazione di circuiti è misurazioni in questu articulu sò più bassu di 20GHz, a discussione in questu articulu ignorarà l’influenza di a perdita di radiazione nantu à u riscaldamentu di u circuitu.

Dopu à ignurà a perdita di radiazione sottu 20GHz, a perdita d’inserzione di un circuitu di linea di trasmissione microstrip include principalmente duie parti: perdita dielettrica è perdita di cunduttore. A proporzione di i dui dipende principalmente da u grossu di u sustrato di u circuitu. Per sustrati più sottili, a perdita di u cunduttore hè u cumpunente principale. Per parechje ragioni, hè generale difficiuli di predichendu precisamente a perdita di u cunduttore. Per esempiu, a rugosità di a superficia di un cunduttore hà una grande influenza nantu à e caratteristiche di trasmissione di l’onda elettromagnetica. A rugosità di a superficia di a lamina di rame ùn solu cambià a custante di propagazione di l’onda elettromagnetica di u circuitu microstrip, ma ancu aumenterà a perdita di u cunduttore di u circuitu. A causa di l’effettu di a pelle, l’influenza di a rugosità di a foglia di rame nantu à a perdita di u cunduttore hè ancu dipendente da a frequenza. A figura 1 paraguna a perdita di inserzione di circuiti di linea di trasmissione microstrip 50 ohm basati nantu à diversi spessori di PCB, chì sò 6.6 mil è 10 mil, rispettivamente.

The simulation results are obtained using Rogers Corporation’s MWI-2010 microwave impedance calculation software. The MWI-2010 software quotes the analytical equations in the classic papers in the field of microstrip line modeling. The test data in Figure 1 is obtained by the differential length measurement method of a vector network analyzer. It can be seen from Fig. 1 that the simulation results of the total loss curve are basically consistent with the measured results. It can be seen from the figure that the conductor loss of the thinner circuit (the curve on the left corresponds to a thickness of 6.6 mil) is the main component of the total insertion loss. As the circuit thickness increases (the thickness corresponding to the curve on the right is 10mil), the dielectric loss and the conductor loss tend to approach, and the two together constitute the total insertion loss.

The circuit material parameters used in the simulation model and the actual circuit are: dielectric constant 3.66, loss factor 0.0037, and copper conductor surface roughness 2.8 um RMS. When the surface roughness of the copper foil under the same circuit material is reduced, the conductor loss of the 6.6 mil and 10 mil circuits in Figure 1 will be significantly reduced; however, the effect is not obvious for the 20 mil circuit. Figure 2 shows the test results of two circuit materials with different roughness, namely Rogers RO4350B™ standard circuit material with high roughness and Rogers RO4350B LoPro™ circuit material with low roughness.

For thinner substrates, the use of smooth copper foil can significantly reduce the insertion loss. For the 6.6mil substrate, the insertion loss is reduced by 0.3 dB due to the use of smooth copper foil at 20GHz; the 10mil substrate is reduced by 0.22 dB at 20GHz; and the 20mil substrate, the insertion loss is only reduced by 0.11 dB.

This means that when the circuit is fed with a certain amount of RF microwave power, the thinner the circuit will generate more heat. When comprehensively weighing the issue of circuit heating, on the one hand, a thinner circuit generates more heat than a thick circuit at high power levels, but on the other hand, a thinner circuit can obtain more effective heat flow through the heat sink. Keep the temperature relatively low.

Per risolve u prublema di riscaldamentu di u circuitu, u circuitu magre ideale deve avè e seguenti caratteristiche: fattore di perdita bassu di u materiale di u circuitu, superficia fina di rame liscia, εr bassu è alta conduttività termica. In cunfrontu cù u materiale di circuitu di alta εr, a larghezza di u cunduttore di a listessa impedenza ottenuta sottu a cundizione di εr bassu pò esse più grande, chì hè benefica per riduce a perdita di u cunduttore di u circuitu. Da a perspettiva di a dissipazione di u calore di u circuitu, ancu se a maiò parte di i sustrati di circuiti PCB d’alta frequenza anu una conductività termale assai povera in quantu à i cunduttori, a conduttività termale di i materiali di circuitu hè sempre un paràmetru assai impurtante.

Un saccu di discussioni nantu à a conductività termale di i sustrati di circuitu sò stati elaborati in articuli precedenti, è questu articulu citarà qualchi risultati è informazioni da articuli precedenti. Per esempiu, l’equazioni seguenti è a Figura 3 sò utili per capiscenu i fatturi ligati à u rendiment termale di i materiali di circuitu PCB. In l’equazioni, k hè a conduttività termale (W/m/K), A hè l’area, TH hè a temperatura di a fonte di calore, TC hè a temperatura di a fonte di fretu, è L hè a distanza trà a fonte di calore è a fonte fridda.