Wannear’t de hege frekwinsje / magnetron radio frekwinsje sinjaal wurdt fieden yn de PCB circuit, it ferlies feroarsake troch it circuit sels en it circuit materiaal sil ûnûntkomber generearje in beskaat bedrach fan waarmte. Hoe grutter it ferlies, hoe heger de krêft dy’t troch it PCB-materiaal giet, en hoe grutter de waarmte generearre. As de wurktemperatuer fan it sirkwy de nominale wearde grutteret, kin it circuit wat problemen feroarsaakje. Bygelyks, de typyske bestjoeringssysteem parameter MOT, dat is goed bekend yn PCBs, is de maksimale bestjoeringssysteem temperatuer. As de wurktemperatuer grutter is as de MOT, wurde de prestaasjes en betrouberens fan ‘e PCB-sirkwy bedrige. Troch de kombinaasje fan elektromagnetyske modellering en eksperimintele mjittingen, kin it begripen fan ‘e termyske skaaimerken fan RF-mikrogolf-PCB’s helpe om degradaasje fan circuitprestaasjes en betrouberensdegradaasje feroarsake troch hege temperatueren te foarkommen.

Begripe hoe’t ynstekken ferlies foarkomt yn circuit materialen helpt om better beskriuwe de wichtige faktoaren yn ferbân mei de termyske prestaasjes fan hege-frekwinsje PCB circuits. Dit artikel sil it mikrostrip-transmissionline-sirkwy nimme as foarbyld om de ôfwikselingen te besprekken yn ferbân mei de termyske prestaasjes fan it circuit. Yn in microstrip circuit mei in dûbele-sided PCB struktuer, ferliezen befetsje dielectric ferlies, dirigint ferlies, strieling ferlies, en leakage ferlies. It ferskil tusken de ferskate ferlieskomponinten is grut. Mei in pear útsûnderingen is it lekferlies fan hege frekwinsje PCB-sirkels oer it algemien heul leech. Yn dit artikel, om’t de wearde fan lekkageferlies heul leech is, sil it foarearst wurde negearre.

Stralingsferlies

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.

De parameters fan circuitmaterialen relatearre oan strielingsferlies binne benammen dielektrike konstante en PCB-materiaaldikte. De dikker it circuit substraat, hoe grutter de mooglikheid fan it feroarsaakje strieling ferlies; hoe leger de εr fan it PCB-materiaal, hoe grutter it strielingsferlies fan it circuit. Mei wiidweidich weagjen fan materiaal skaaimerken, it brûken fan tinne circuit substraten kin brûkt wurde as in manier om te kompensearjen it strieling ferlies feroarsake troch lege εr circuit materialen. De ynfloed fan circuit substraat dikte en εr op circuit strieling ferlies is omdat it is in frekwinsje-ôfhinklike funksje. As de dikte fan it circuit substraat net mear as 20mil is en de bestjoeringsfrekwinsje leger is dan 20GHz, is it strielingsferlies fan it circuit heul leech. Om’t de measte fan ‘e sirkwymodellearjen en mjitfrekwinsjes yn dit artikel leger binne dan 20GHz, sil de diskusje yn dit artikel de ynfloed fan strielingferlies op sirkwyferwaarming negearje.

Nei it negearjen fan it strielingsferlies ûnder 20GHz, omfettet it ynfoegjeferlies fan in mikrostrip-transmissionline-sirkwy benammen twa dielen: diëlektrysk ferlies en dirigintferlies. It oanpart fan de twa is benammen ôfhinklik fan de dikte fan it circuit substraat. Foar tinner substraten is dirigintferlies de wichtichste komponint. Om in protte redenen is it oer it algemien lestich om kondukteurferlies sekuer te foarsizzen. Bygelyks, it oerflak rûchheid fan in dirigint hat in grutte ynfloed op de oerdracht skaaimerken fan elektromagnetyske weagen. De oerflak rûchheid fan koper folie sil net allinnich feroarje de elektromagnetyske weagen fuortplanting konstante fan de microstrip circuit, mar ek tanimme it dirigint ferlies fan it circuit. Troch it hûdeffekt is de ynfloed fan koperfolie rûchheid op kondukteurferlies ek frekwinsje-ôfhinklik. figuer 1 fergeliket it ynstekken ferlies fan 50 ohm microstrip oerdracht line circuits basearre op ferskillende PCB diktes, dat binne respektivelik 6.6 mils en 10 mils.

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.

Om it ferwaarmingsprobleem fan it sirkwy op te lossen, moat it ideale tinne sirkwy de folgjende skaaimerken hawwe: lege ferliesfaktor fan it sirkwymateriaal, glêd koper tinne oerflak, lege εr en hege termyske konduktiviteit. Yn ferliking mei it circuit materiaal fan hege εr, de dirigint breedte fan deselde impedânsje krigen ûnder de betingst fan lege εr kin grutter wêze, dat is foardielich te ferminderjen de dirigint ferlies fan it circuit. Ut it perspektyf fan sirkwy waarmte dissipation, hoewol’t de measte hege-frekwinsje PCB circuit substraten hawwe in hiel min termyske conductivity relatyf oan diriginten, de termyske conductivity fan circuit materialen is noch altyd in tige wichtige parameter.

In protte diskusjes oer de termyske conductivity fan circuit substrates binne útwurke yn eardere artikels, en dit artikel sil quote guon resultaten en ynformaasje út eardere artikels. Bygelyks, de folgjende fergeliking en figuer 3 binne nuttich om te begripen de faktoaren yn ferbân mei de termyske prestaasjes fan PCB circuit materialen. Yn ‘e fergeliking is k de termyske konduktiviteit (W/m/K), A is it gebiet, TH is de temperatuer fan’ e waarmteboarne, TC is de temperatuer fan ‘e kâlde boarne, en L is de ôfstân tusken de waarmteboarne en de kâlde boarne.