Երբ բարձր հաճախականության/միկրոալիքային ռադիոհաճախականության ազդանշանը սնվում է PCB միացում, ինքնին շղթայի և շղթայի նյութի պատճառած կորուստը անխուսափելիորեն որոշակի քանակությամբ ջերմություն կառաջացնի: Որքան մեծ է կորուստը, այնքան մեծ է PCB նյութի միջով անցնող հզորությունը, և այնքան մեծ է առաջացած ջերմությունը: Երբ շղթայի աշխատանքային ջերմաստիճանը գերազանցում է անվանական արժեքը, միացումը կարող է որոշակի խնդիրներ առաջացնել: Օրինակ, MOT-ի բնորոշ գործառնական պարամետրը, որը լավ հայտնի է PCB-ներում, առավելագույն աշխատանքային ջերմաստիճանն է: Երբ աշխատանքային ջերմաստիճանը գերազանցում է MOT-ը, PCB սխեմայի աշխատանքը և հուսալիությունը կվտանգի: Էլեկտրամագնիսական մոդելավորման և փորձարարական չափումների համակցման միջոցով ՌԴ միկրոալիքային PCB-ների ջերմային բնութագրերի ըմբռնումը կարող է օգնել խուսափել շղթայի կատարողականի վատթարացումից և հուսալիության վատթարացումից՝ առաջացած բարձր ջերմաստիճանից:

Հասկանալը, թե ինչպես է առաջանում ներդիրի կորուստը շղթայական նյութերում, օգնում է ավելի լավ նկարագրել կարևոր գործոնները, որոնք կապված են բարձր հաճախականությամբ PCB սխեմաների ջերմային աշխատանքի հետ: Այս հոդվածը որպես օրինակ կվերցնի միկրոշերտի փոխանցման գծի սխեման՝ շղթայի ջերմային աշխատանքի հետ կապված փոխզիջումները քննարկելու համար: Երկկողմանի PCB կառուցվածքով միկրոշերտային շղթայում կորուստները ներառում են դիէլեկտրական կորուստ, հաղորդիչի կորուստ, ճառագայթման կորուստ և արտահոսքի կորուստ: Տարբեր կորուստների բաղադրիչների տարբերությունը մեծ է: Մի քանի բացառություններով, բարձր հաճախականությամբ PCB սխեմաների արտահոսքի կորուստը սովորաբար շատ ցածր է: Այս հոդվածում, քանի որ արտահոսքի կորստի արժեքը շատ ցածր է, այն առայժմ անտեսվելու է:

Ճառագայթման կորուստ

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.

Շրջանակային նյութերի պարամետրերը, որոնք կապված են ճառագայթման կորստի հետ, հիմնականում դիէլեկտրական հաստատունն են և PCB նյութի հաստությունը: Որքան հաստ է շղթայի հիմքը, այնքան մեծ է ճառագայթման կորուստ առաջացնելու հավանականությունը. որքան ցածր է PCB նյութի ε-ն, այնքան մեծ է շղթայի ճառագայթման կորուստը: Համակողմանիորեն կշռելով նյութի բնութագրերը, բարակ շղթայի ենթաշերտերի օգտագործումը կարող է օգտագործվել որպես ցածր εr շղթայի նյութերից առաջացած ճառագայթման կորուստը փոխհատուցելու միջոց: Շղթայի ենթաշերտի հաստության և εr-ի ազդեցությունը շղթայի ճառագայթման կորստի վրա պայմանավորված է նրանով, որ այն հաճախականությունից կախված ֆունկցիա է: Երբ շղթայի ենթաշերտի հաստությունը չի գերազանցում 20միլը, իսկ գործառնական հաճախականությունը ցածր է 20ԳՀց-ից, շղթայի ճառագայթման կորուստը շատ ցածր է: Քանի որ այս հոդվածում սխեմաների մոդելավորման և չափման հաճախականությունների մեծ մասը ցածր է 20 ԳՀց-ից, այս հոդվածի քննարկումը անտեսելու է ճառագայթման կորստի ազդեցությունը շղթայի ջեռուցման վրա:

20 ԳՀց-ից ցածր ճառագայթման կորուստն անտեսելուց հետո միկրոշերտի հաղորդման գծի միացման կորուստը հիմնականում ներառում է երկու մաս՝ դիէլեկտրական կորուստ և հաղորդիչի կորուստ: Երկուսի համամասնությունը հիմնականում կախված է շղթայի ենթաշերտի հաստությունից: Ավելի բարակ ենթաշերտերի համար հաղորդիչի կորուստը հիմնական բաղադրիչն է: Շատ պատճառներով, ընդհանուր առմամբ, դժվար է ճշգրիտ կանխատեսել հաղորդիչի կորուստը: Օրինակ, հաղորդիչի մակերեսի կոշտությունը հսկայական ազդեցություն ունի էլեկտրամագնիսական ալիքների փոխանցման բնութագրերի վրա: Պղնձե փայլաթիթեղի մակերևույթի կոշտությունը ոչ միայն կփոխի էլեկտրամագնիսական ալիքի տարածման հաստատունը միկրոշերտի շղթայի, այլև կբարձրացնի շղթայի հաղորդիչի կորուստը: Մաշկի ազդեցության պատճառով պղնձե փայլաթիթեղի կոպտության ազդեցությունը հաղորդիչի կորստի վրա նույնպես կախված է հաճախականությունից: Նկար 1-ը համեմատում է 50 օհմ միկրոշերտի փոխանցման գծի սխեմաների ներդրման կորուստը՝ հիմնված տարբեր PCB հաստությունների վրա, որոնք համապատասխանաբար կազմում են 6.6 միլս և 10 միլս:

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.

Շղթայի ջեռուցման խնդիրը լուծելու համար իդեալական բարակ շղթան պետք է ունենա հետևյալ բնութագրերը՝ շղթայի նյութի ցածր կորստի գործակից, հարթ պղնձի բարակ մակերես, ցածր εr և բարձր ջերմահաղորդականություն։ Համեմատած բարձր εr-ի շղթայի նյութի հետ, ցածր εr-ի պայմաններում ստացված նույն դիմադրության հաղորդիչի լայնությունը կարող է ավելի մեծ լինել, ինչը ձեռնտու է շղթայի հաղորդիչի կորուստը նվազեցնելու համար: Շղթայական ջերմության արտանետման տեսանկյունից, չնայած բարձր հաճախականությամբ PCB սխեմաների սուբստրատների մեծ մասը հաղորդիչների համեմատ շատ վատ ջերմային հաղորդունակություն ունի, շղթայի նյութերի ջերմահաղորդականությունը դեռևս շատ կարևոր պարամետր է:

Շղթայի ենթաշերտերի ջերմային հաղորդունակության մասին շատ քննարկումներ մշակվել են ավելի վաղ հոդվածներում, և այս հոդվածը մեջբերելու է որոշ արդյունքներ և տեղեկություններ ավելի վաղ հոդվածներից: Օրինակ, հետևյալ հավասարումը և Նկար 3-ը օգտակար են՝ հասկանալու համար PCB շղթայի նյութերի ջերմային աշխատանքի հետ կապված գործոնները: Հավասարման մեջ k-ն ջերմային հաղորդունակությունն է (W/m/K), A-ն տարածքն է, TH-ն ջերմության աղբյուրի ջերմաստիճանն է, TC-ն սառը աղբյուրի ջերմաստիճանն է, L-ը՝ ջերմության աղբյուրի և ջերմության աղբյուրի միջև եղած հեռավորությունը։ սառը աղբյուրը.