Pan fydd y signal amledd radio amledd uchel / microdon yn cael ei fwydo i’r PCB cylched, mae’n anochel y bydd y golled a achosir gan y gylched ei hun a’r deunydd cylched yn cynhyrchu rhywfaint o wres. Po fwyaf yw’r golled, yr uchaf yw’r pŵer sy’n pasio trwy’r deunydd PCB, a’r mwyaf yw’r gwres a gynhyrchir. Pan fydd tymheredd gweithredu’r gylched yn uwch na’r gwerth sydd â sgôr, gall y gylched achosi rhai problemau. Er enghraifft, y paramedr gweithredu nodweddiadol MOT, sy’n adnabyddus mewn PCBs, yw’r tymheredd gweithredu uchaf. Pan fydd y tymheredd gweithredu yn uwch na’r MOT, bydd perfformiad a dibynadwyedd y gylched PCB dan fygythiad. Trwy’r cyfuniad o fodelu electromagnetig a mesuriadau arbrofol, gall deall nodweddion thermol PCBs microdon RF helpu i osgoi diraddio perfformiad cylched a diraddio dibynadwyedd a achosir gan dymheredd uchel.

Mae deall sut mae colli mewnosodiad yn digwydd mewn deunyddiau cylched yn helpu i ddisgrifio’n well y ffactorau pwysig sy’n gysylltiedig â pherfformiad thermol cylchedau PCB amledd uchel. Bydd yr erthygl hon yn cymryd cylched y llinell drosglwyddo microstrip fel enghraifft i drafod y cyfaddawdau sy’n gysylltiedig â pherfformiad thermol y gylched. Mewn cylched microstrip gyda strwythur PCB dwy ochr, mae’r colledion yn cynnwys colled dielectrig, colli dargludydd, colli ymbelydredd, a cholli gollyngiadau. Mae’r gwahaniaeth rhwng y gwahanol gydrannau colled yn fawr. Gydag ychydig eithriadau, mae colli cylchedau PCB amledd uchel yn gollwng yn isel iawn ar y cyfan. Yn yr erthygl hon, gan fod y gwerth colli gollyngiadau yn isel iawn, bydd yn cael ei anwybyddu am y tro.

Colli ymbelydredd

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.

Mae paramedrau deunyddiau cylched sy’n gysylltiedig â cholli ymbelydredd yn gyson dielectrig a thrwch deunydd PCB. Po fwyaf trwchus yw’r swbstrad cylched, y mwyaf yw’r posibilrwydd o achosi colli ymbelydredd; yr isaf yw ther y deunydd PCB, y mwyaf yw colled ymbelydredd y gylched. Gan bwyso a mesur nodweddion deunydd yn gynhwysfawr, gellir defnyddio swbstradau cylched tenau fel ffordd i wneud iawn am y golled ymbelydredd a achosir gan ddeunyddiau cylched isel. Mae dylanwad trwch swbstrad cylched ac yn well ar golli ymbelydredd cylched oherwydd ei fod yn swyddogaeth sy’n dibynnu ar amledd. Pan nad yw trwch swbstrad y gylched yn fwy na 20mil ac mae’r amledd gweithredu yn is na 20GHz, mae colled ymbelydredd y gylched yn isel iawn. Gan fod y rhan fwyaf o’r amleddau modelu cylched a mesur yn yr erthygl hon yn is na 20GHz, bydd y drafodaeth yn yr erthygl hon yn anwybyddu dylanwad colli ymbelydredd ar wresogi cylched.

Ar ôl anwybyddu’r golled ymbelydredd o dan 20GHz, mae colli mewnosod cylched llinell drosglwyddo microstrip yn cynnwys dwy ran yn bennaf: colled dielectrig a cholli dargludydd. Mae cyfran y ddau yn dibynnu’n bennaf ar drwch y swbstrad cylched. Ar gyfer swbstradau teneuach, colli dargludydd yw’r brif gydran. Am lawer o resymau, yn gyffredinol mae’n anodd rhagweld colled dargludydd yn gywir. Er enghraifft, mae garwedd arwyneb dargludydd yn cael dylanwad enfawr ar nodweddion trawsyrru tonnau electromagnetig. Bydd garwedd arwyneb ffoil copr nid yn unig yn newid cysonyn lluosogi tonnau electromagnetig y gylched microstrip, ond hefyd yn cynyddu colled dargludydd y gylched. Oherwydd effaith y croen, mae dylanwad garwedd ffoil copr ar golli dargludydd hefyd yn dibynnu ar amlder. Mae Ffigur 1 yn cymharu colli mewnosod cylchedau llinell trawsyrru microstrip 50 ohm yn seiliedig ar wahanol drwch PCB, sef 6.6 mils a 10 mils, yn y drefn honno.

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.

Er mwyn datrys problem gwresogi’r gylched, dylai’r cylched denau delfrydol feddu ar y nodweddion canlynol: ffactor colled isel y deunydd cylched, wyneb tenau copr llyfn, lowr isel a dargludedd thermol uchel. O’i gymharu â deunydd cylched uchel εr, gall lled dargludydd yr un rhwystriant a geir o dan yr amod isel r fod yn fwy, sy’n fuddiol i leihau colled dargludydd y gylched. O safbwynt afradu gwres cylched, er bod gan y mwyafrif o swbstradau cylched PCB amledd uchel ddargludedd thermol gwael iawn o’i gymharu â dargludyddion, mae dargludedd thermol deunyddiau cylched yn dal i fod yn baramedr pwysig iawn.

Ymhelaethwyd ar lawer o drafodaethau am ddargludedd thermol swbstradau cylched mewn erthyglau cynharach, a bydd yr erthygl hon yn dyfynnu rhai canlyniadau a gwybodaeth o erthyglau cynharach. Er enghraifft, mae’r hafaliad canlynol a Ffigur 3 yn ddefnyddiol i ddeall y ffactorau sy’n gysylltiedig â pherfformiad thermol deunyddiau cylched PCB. Yn yr hafaliad, k yw’r dargludedd thermol (W / m / K), A yw’r arwynebedd, TH yw tymheredd y ffynhonnell wres, TC yw tymheredd y ffynhonnell oer, a L yw’r pellter rhwng y ffynhonnell wres a y ffynhonnell oer.