Þegar hátíðni/örbylgjuútvarpstíðnimerkinu er gefið inn í PCB hringrás, tapið af völdum hringrásarinnar sjálfrar og hringrásarefnisins mun óhjákvæmilega mynda ákveðið magn af hita. Því meira sem tapið er, því hærra er aflið sem fer í gegnum PCB efnið og því meiri hiti sem myndast. Þegar rekstrarhiti hringrásarinnar fer yfir nafngildið getur hringrásin valdið nokkrum vandamálum. Til dæmis er dæmigerð rekstrarbreyta MOT, sem er vel þekkt í PCB, hámarks rekstrarhitastig. Þegar rekstrarhitastigið fer yfir MOT verður frammistöðu og áreiðanleika PCB hringrásarinnar ógnað. Með því að blanda saman rafsegullíkönum og tilraunamælingum getur skilningur á hitaeiginleikum RF örbylgjuofna PCB hjálpað til við að koma í veg fyrir skerðingu á afköstum hringrásar og skerðingu á áreiðanleika af völdum hás hitastigs.

Að skilja hvernig innsetningartap á sér stað í hringrásarefnum hjálpar til við að lýsa betur mikilvægum þáttum sem tengjast hitauppstreymi hátíðni PCB hringrása. Þessi grein mun taka microstrip flutningslínurásina sem dæmi til að ræða málamiðlanir sem tengjast hitauppstreymi hringrásarinnar. Í microstrip hringrás með tvíhliða PCB uppbyggingu felur tap í sér raftap, leiðara tap, geislunstap og lekatap. Munurinn á mismunandi tjónaþáttum er mikill. Með nokkrum undantekningum er lekatap hátíðni PCB hringrása almennt mjög lítið. Í þessari grein, þar sem lekatapsgildið er mjög lágt, verður það hunsað í bili.

Geislunartap

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.

Færibreytur hringrásarefna sem tengjast geislunstapi eru aðallega rafstuðull og PCB efnisþykkt. Því þykkara sem undirlag hringrásarinnar er, því meiri möguleiki á að valda geislunartapi; því lægra sem εr PCB efnisins er, því meira er geislunstap rásarinnar. Með alhliða vigtun efnisins er hægt að nota þunnt hringrás hvarfefni sem leið til að vega upp á móti geislunstapi af völdum lágs εr hringrásarefna. Áhrif þykkt hringrásar undirlags og εr á geislunartap hringrásar eru vegna þess að það er tíðniháð fall. Þegar þykkt hringrásar undirlagsins fer ekki yfir 20mil og rekstrartíðni er lægri en 20GHz, er geislunartap hringrásarinnar mjög lágt. Þar sem flestar hringrásarlíkön og mælingartíðni í þessari grein eru lægri en 20GHz, mun umfjöllunin í þessari grein hunsa áhrif geislunartaps á hringrásarhitun.

Eftir að hafa hunsað geislunartapið undir 20GHz, samanstendur innsetningartapið á microstrip flutningslínurásinni aðallega í tveimur hlutum: raftap og leiðaratap. Hlutfall þeirra tveggja fer aðallega eftir þykkt hringrásarundirlagsins. Fyrir þynnri undirlag er leiðaratap aðalþátturinn. Af mörgum ástæðum er almennt erfitt að spá nákvæmlega fyrir um tap á leiðara. Til dæmis hefur yfirborðsgrófleiki leiðara mikil áhrif á sendingareiginleika rafsegulbylgna. Yfirborðsgrófleiki koparþynnunnar breytir ekki aðeins útbreiðslufasta rafsegulbylgjunnar í microstrip hringrásinni heldur eykur það einnig leiðaratap hringrásarinnar. Vegna húðáhrifa eru áhrif grófleika koparþynnunnar á leiðaratap einnig tíðniháð. Mynd 1 ber saman innsetningartap 50 ohm míkróstrip flutningslínurása miðað við mismunandi PCB þykkt, sem eru 6.6 mils og 10 mils, í sömu röð.

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.

Til þess að leysa upphitunarvandamál hringrásarinnar ætti hugsjón þunn hringrás að hafa eftirfarandi eiginleika: lágan tapstuðul hringrásarefnisins, slétt koparþunnt yfirborð, lágt εr og mikil hitaleiðni. Samanborið við hringrásarefni með háum εr getur leiðarabreidd sömu viðnáms sem fæst við lágan εr verið stærri, sem er gagnlegt til að draga úr leiðaratapi hringrásarinnar. Frá sjónarhóli hitaleiðni hringrásar, þó að flest hátíðni PCB hringrás hvarfefni hafi mjög lélega hitaleiðni miðað við leiðara, er hitaleiðni hringrásarefna enn mjög mikilvægur breytu.

Mikið af umræðum um varmaleiðni undirlags hringrásar hefur verið útfært í fyrri greinum og í þessari grein verður vitnað í nokkrar niðurstöður og upplýsingar úr fyrri greinum. Til dæmis eru eftirfarandi jöfnur og mynd 3 gagnlegar til að skilja þá þætti sem tengjast hitauppstreymi PCB hringrásarefna. Í jöfnunni er k varmaleiðni (W/m/K), A er flatarmál, TH er hitastig varmagjafans, TC er hitastig kuldagjafans og L er fjarlægðin milli varmagjafans og kuldagjafinn.