Nalika sinyal frekuensi radio frekuensi dhuwur / gelombang mikro dipakani menyang PCB sirkuit, mundhut disebabake sirkuit dhewe lan materi sirkuit mesthi bakal generate jumlah tartamtu saka panas. Sing luwih gedhe mundhut, sing luwih dhuwur daya liwat materi PCB, lan luwih panas kui. Nalika suhu operasi sirkuit ngluwihi nilai dirating, sirkuit bisa nimbulaké sawetara masalah. Contone, MOT parameter operasi khas, kang uga dikenal ing PCBs, suhu operasi maksimum. Nalika suhu operasi ngluwihi MOT, kinerja lan linuwih sirkuit PCB bakal kaancam. Liwat kombinasi modeling elektromagnetik lan pangukuran eksperimen, ngerteni karakteristik termal PCB gelombang mikro RF bisa mbantu ngindhari degradasi kinerja sirkuit lan degradasi linuwih sing disebabake dening suhu dhuwur.

Ngerti carane mundhut selipan ana ing bahan sirkuit mbantu kanggo njlèntrèhaké luwih apik faktor penting related kanggo kinerja termal saka sirkuit PCB frekuensi dhuwur. Artikel iki bakal njupuk sirkuit garis transmisi microstrip minangka conto kanggo ngrembug trade-offs related kanggo kinerja termal saka sirkuit. Ing sirkuit microstrip karo struktur PCB pindho sisi, mundhut kalebu mundhut dielektrik, mundhut konduktor, mundhut radiation, lan mundhut bocor. Bentenipun antarane komponen mundhut beda gedhe. Kanthi sawetara pangecualian, mundhut bocor sirkuit PCB frekuensi dhuwur umume kurang. Ing artikel iki, wiwit nilai mundhut bocor banget kurang, iku bakal digatèkaké kanggo wektu.

mundhut radiasi

Mundhut radiasi gumantung ing akeh parameter sirkuit kayata frekuensi operasi, kekandelan substrat sirkuit, konstanta dielektrik PCB (konstanta dielektrik relatif utawa εr) lan rencana desain. Ing babagan skema desain, mundhut radiasi asring amarga transformasi impedansi sing kurang ing sirkuit utawa bedane transmisi gelombang elektromagnetik ing sirkuit kasebut. Wilayah transformasi impedansi sirkuit biasane kalebu area feed-in sinyal, titik impedansi langkah, rintisan lan jaringan sing cocog. Desain sirkuit sing cukup bisa mujudake transformasi impedansi sing lancar, saéngga nyuda kerugian radiasi sirkuit. Mesthi, iku kudu temen maujud sing ana kamungkinan saka impedansi mismatch anjog kanggo mundhut radiation ing sembarang antarmuka saka sirkuit. Saka sudut pandang frekuensi operasi, biasane sing luwih dhuwur frekuensi, luwih akeh mundhut radiasi sirkuit.

Parameter bahan sirkuit sing ana gandhengane karo mundhut radiasi utamane dielektrik konstan lan kekandelan materi PCB. Sing luwih kenthel ing landasan sirkuit, luwih gedhe kemungkinan nyebabake mundhut radiasi; luwih murah εr saka materi PCB, sing luwih mundhut radiation saka sirkuit. Karakteristik materi sing ditimbang kanthi lengkap, panggunaan substrat sirkuit tipis bisa digunakake minangka cara kanggo ngimbangi kerugian radiasi sing disebabake dening bahan sirkuit εr sing kurang. Pengaruh kekandelan substrat sirkuit lan εr ing mundhut radiasi sirkuit amarga iku fungsi gumantung frekuensi. Nalika kekandelan saka landasan sirkuit ora ngluwihi 20mil lan frekuensi operasi luwih murah tinimbang 20GHz, mundhut radiation saka sirkuit banget kurang. Amarga umume modeling sirkuit lan frekuensi pangukuran ing artikel iki luwih murah tinimbang 20GHz, diskusi ing artikel iki bakal nglirwakake pengaruh mundhut radiasi ing pemanasan sirkuit.

After ignoring the radiation loss below 20GHz, the insertion loss of a microstrip transmission line circuit mainly includes two parts: dielectric loss and conductor loss. The proportion of the two mainly depends on the thickness of the circuit substrate. For thinner substrates, conductor loss is the main component. For many reasons, it is generally difficult to accurately predict conductor loss. For example, the surface roughness of a conductor has a huge influence on the transmission characteristics of electromagnetic waves. The surface roughness of copper foil will not only change the electromagnetic wave propagation constant of the microstrip circuit, but also increase the conductor loss of the circuit. Due to the skin effect, the influence of copper foil roughness on conductor loss is also frequency-dependent. Figure 1 compares the insertion loss of 50 ohm microstrip transmission line circuits based on different PCB thicknesses, which are 6.6 mils and 10 mils, respectively

Asil diukur lan simulasi

Kurva ing Gambar 1 ngemot asil sing diukur lan asil simulasi. Asil simulasi dipikolehi kanthi nggunakake piranti lunak pitungan impedansi gelombang mikro MWI-2010 Rogers Corporation. Piranti lunak MWI-2010 ngutip persamaan analitis ing makalah klasik ing bidang pemodelan garis mikrostrip. Data tes ing Gambar 1 dipikolehi kanthi metode pangukuran dawa diferensial saka analisa jaringan vektor. Bisa dideleng saka Fig 1 sing asil simulasi saka kurva mundhut total Sejatine konsisten karo asil diukur. Bisa dideleng saka tokoh sing mundhut konduktor sirkuit tipis (kurva ing sisih kiwa cocog karo kekandelan 6.6 mil) minangka komponen utama saka total mundhut selipan. Nalika kekandelan sirkuit mundhak (kekandelan cocog kanggo kurva ing sisih tengen 10mil), mundhut dielektrik lan mundhut konduktor cenderung nyedhaki, lan loro bebarengan dadi total mundhut selipan.

Model simulasi ing Figure 1 lan paramèter materi sirkuit digunakake ing sirkuit nyata yaiku: konstanta dielektrik 3.66, faktor mundhut 0.0037, lan kekasaran permukaan konduktor tembaga 2.8 um RMS. Nalika roughness lumahing saka foil tembaga ing materi sirkuit padha suda, mundhut dirijen saka 6.6 mil lan 10 mil sirkuit ing Figure 1 bakal suda Ngartekno; nanging, efek ora ketok kanggo 20 sirkuit mil. Gambar 2 nuduhake asil tes saka rong bahan sirkuit kanthi kekasaran sing beda, yaiku bahan sirkuit standar Rogers RO4350B™ kanthi kekasaran dhuwur lan materi sirkuit Rogers RO4350B LoPro™ kanthi kekasaran sing sithik.

Minangka ditampilake ing Figure 1 lan Figure 2, luwih tipis substrat sirkuit, sing luwih dhuwur mundhut selipan saka sirkuit. Iki tegese nalika sirkuit wis dipakani karo jumlah tartamtu saka daya gelombang mikro RF, lancip sirkuit bakal generate liyane panas. Nalika komprehensif nimbang Jeksa Agung bisa ngetokake saka dadi panas sirkuit, ing tangan siji, sirkuit tipis ngasilake panas luwih saka sirkuit kandel ing tingkat daya dhuwur, nanging ing tangan liyane, sirkuit tipis bisa njupuk aliran panas luwih efektif liwat sink panas. Tansah suhu relatif kurang.

Supaya kanggo ngatasi masalah dadi panas saka sirkuit, sirkuit lancip becik kudu duwe ciri ing ngisor iki: faktor mundhut kurang saka materi sirkuit, lumahing lancip tembaga Gamelan, εr kurang lan konduktivitas termal dhuwur. Dibandhingake karo materi sirkuit saka εr dhuwur, jembaré konduktor saka impedansi padha dijupuk ing kondisi εr kurang bisa luwih gedhe, kang ono gunane kanggo ngurangi mundhut konduktor sirkuit. Saka perspektif boros panas sirkuit, sanajan paling landasan sirkuit PCB frekuensi dhuwur duwe konduktivitas termal banget miskin relatif kanggo konduktor, konduktivitas termal bahan sirkuit isih parameter penting banget.

Akeh diskusi babagan konduktivitas termal substrat sirkuit wis dijlentrehake ing artikel sadurunge, lan artikel iki bakal ngutip sawetara asil lan informasi saka artikel sadurunge. Contone, persamaan ing ngisor iki lan Gambar 3 mbiyantu kanggo mangerteni faktor-faktor sing ana gandhengane karo kinerja termal bahan sirkuit PCB. Ing persamaan kasebut, k yaiku konduktivitas termal (W/m/K), A yaiku area, TH yaiku suhu sumber panas, TC yaiku suhu sumber kadhemen, lan L yaiku jarak antarane sumber panas lan sumber kadhemen.