Жоғары жиілікті/микротолқынды радиожиілік сигналы берілген кезде ПХД тізбектің өзі және контур материалынан болатын шығын сөзсіз белгілі бір жылу мөлшерін тудырады. Шығын неғұрлым көп болса, ПХД материалы арқылы өтетін қуат соғұрлым жоғары болады және соғұрлым көп жылу пайда болады. Тізбектің жұмыс температурасы номиналды мәннен асқанда, тізбек кейбір ақауларды тудыруы мүмкін. Мысалы, ПХД-де жақсы белгілі MOT типтік жұмыс параметрі максималды жұмыс температурасы болып табылады. Жұмыс температурасы MOT-тан асқанда, ПХД тізбегінің өнімділігі мен сенімділігіне қауіп төнеді. Электромагниттік модельдеу мен эксперименттік өлшемдерді біріктіру арқылы РЖ микротолқынды ПХД жылу сипаттамаларын түсіну тізбек өнімділігінің төмендеуін және жоғары температура әсерінен сенімділіктің төмендеуін болдырмауға көмектеседі.

Схема материалдарында кірістіру жоғалуы қалай болатынын түсіну жоғары жиілікті ПХД тізбектерінің жылу өнімділігіне қатысты маңызды факторларды жақсырақ сипаттауға көмектеседі. Бұл мақалада микрожолақты электр беру желісінің тізбегі схеманың жылу өнімділігіне қатысты айырбастарды талқылау үшін мысал ретінде қарастырылады. Екі жақты ПХД құрылымы бар микрожолақ тізбегінде жоғалтуларға диэлектрлік жоғалту, өткізгіштің жоғалуы, радиацияның жоғалуы және ағып кету жоғалуы жатады. Әртүрлі жоғалту компоненттерінің арасындағы айырмашылық үлкен. Бірнеше ерекшеліктерді қоспағанда, жоғары жиілікті ПХД тізбектерінің ағып кету жоғалуы әдетте өте төмен. Бұл мақалада ағып кетудің жоғалу мәні өте төмен болғандықтан, ол әзірше еленбейді.

Радиациялық шығын

Сәулеленудің жоғалуы жұмыс жиілігі, тізбек астарының қалыңдығы, ПХД диэлектрлік өтімділігі (салыстырмалы диэлектрлік өтімділік немесе εr) және жобалық жоспар сияқты көптеген тізбек параметрлеріне байланысты. Дизайн схемаларына келетін болсақ, радиацияның жоғалуы көбінесе тізбектегі кедергінің нашар түрленуінен немесе тізбектегі электромагниттік толқынның берілісіндегі айырмашылықтардан туындайды. Тізбек кедергісінің түрлендіру аймағы әдетте сигнал беру аймағын, қадамдық кедергі нүктесін, тірек және сәйкес желіні қамтиды. Ақылға қонымды схема дизайны кедергінің біркелкі түрлендіруін жүзеге асыра алады, осылайша тізбектің радиациялық жоғалуын азайтады. Әрине, тізбектің кез келген интерфейсінде сәулеленудің жоғалуына әкелетін кедергінің сәйкессіздігі мүмкіндігі бар екенін түсіну керек. Жұмыс жиілігі тұрғысынан, әдетте жиілік неғұрлым жоғары болса, контурдың сәулелену жоғалуы соғұрлым көп болады.

Сәулеленудің жоғалуына байланысты тізбек материалдарының параметрлері негізінен диэлектрлік өтімділік пен ПХД материалының қалыңдығы болып табылады. Схема субстраты неғұрлым қалың болса, соғұрлым радиацияның жоғалу мүмкіндігі жоғары болады; ПХД материалының εr мәні неғұрлым төмен болса, контурдың радиациялық шығыны соғұрлым көп болады. Материалдық сипаттамаларды жан-жақты таразылай отырып, жұқа контурлық негіздерді пайдалану төмен εr контурлық материалдардан туындаған радиациялық шығынды өтеу әдісі ретінде пайдаланылуы мүмкін. Тізбек негізінің қалыңдығы мен εr тізбегінің сәулелену жоғалуына әсері оның жиілікке тәуелді функциясы болғандықтан. Схема негізінің қалыңдығы 20 мильден аспаса және жұмыс жиілігі 20 ГГц төмен болса, тізбектің радиациялық шығыны өте төмен болады. Осы мақаладағы тізбекті модельдеу және өлшеу жиіліктерінің көпшілігі 20 ГГц-тен төмен болғандықтан, осы мақаладағы талқылау тізбекті қыздыруға радиация жоғалуының әсерін елемейді.

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

Өлшенген және имитацияланған нәтижелер

1-суреттегі қисық өлшенген нәтижелерді және модельдеу нәтижелерін қамтиды. Модельдеу нәтижелері Rogers Corporation компаниясының MWI-2010 микротолқынды кедергіні есептеу бағдарламалық құралын пайдалану арқылы алынған. MWI-2010 бағдарламалық құралы микрожолақты сызықтарды модельдеу саласындағы классикалық құжаттардағы аналитикалық теңдеулерді келтіреді. 1-суреттегі сынақ деректері векторлық желі анализаторының дифференциалды ұзындықты өлшеу әдісімен алынған. 1-суреттен жалпы шығын қисығының модельдеу нәтижелері негізінен өлшенген нәтижелерге сәйкес келетінін көруге болады. Суреттен жіңішке контурдың өткізгіш жоғалуы (сол жақтағы қисық 6.6 миль қалыңдығына сәйкес) кірістірудегі жалпы жоғалтудың негізгі құрамдас бөлігі болып табылатынын көруге болады. Тізбек қалыңдығы ұлғайған сайын (оң жақтағы қисыққа сәйкес қалыңдығы 10 миль), диэлектрлік шығын мен өткізгіштің жоғалуы жақындауға бейім болады және екеуі бірге кірістірудегі жалпы шығынды құрайды.

1-суреттегі модельдеу моделі және нақты тізбекте қолданылатын тізбек материалының параметрлері: диэлектрлік өтімділік 3.66, жоғалту коэффициенті 0.0037 және мыс өткізгіш бетінің кедір-бұдырлығы 2.8 um RMS. Бір тізбек материалының астындағы мыс фольгасының бетінің кедір-бұдыры азайған кезде, 6.6-суреттегі 10 миль және 1 миль тізбектердің өткізгіш жоғалуы айтарлықтай азаяды; дегенмен, әсер 20 миль тізбегі үшін айқын емес. 2-суретте әртүрлі кедір-бұдыры бар екі тізбек материалының сынақ нәтижелері көрсетілген, атап айтқанда, кедір-бұдыры жоғары Rogers RO4350B™ стандартты тізбек материалы және кедір-бұдырлығы төмен Rogers RO4350B LoPro™ схемасы материалы.

1-суретте және 2-суретте көрсетілгендей, схеманың астары неғұрлым жұқа болса, контурдың кірістіру жоғалуы соғұрлым жоғары болады. Бұл тізбекті радиожиілік микротолқын қуатының белгілі бір мөлшерімен қоректендіргенде, сұлба неғұрлым жұқа болса, жылу көбірек пайда болады дегенді білдіреді. Контурды жылыту мәселесін жан-жақты таразылағанда, бір жағынан, жоғары қуат деңгейлерінде жұқа тізбек қалың тізбекке қарағанда көбірек жылу шығарады, бірақ екінші жағынан, жұқа тізбек жылу қабылдағыш арқылы тиімдірек жылу ағынын ала алады. Температураны салыстырмалы түрде төмен деңгейде ұстаңыз.

Тізбекті қыздыру мәселесін шешу үшін идеалды жұқа схема келесі сипаттамаларға ие болуы керек: контур материалының төмен жоғалту коэффициенті, тегіс мыс жұқа беті, төмен εr және жоғары жылу өткізгіштік. Жоғары εr тізбек материалымен салыстырғанда, төмен εr жағдайында алынған бірдей кедергінің өткізгіш ені үлкенірек болуы мүмкін, бұл тізбектің өткізгіш жоғалуын азайту үшін тиімді. Контурдың жылуды диссипациялау тұрғысынан, жоғары жиілікті ПХД тізбегінің астарларының көпшілігі өткізгіштерге қатысты өте нашар жылу өткізгіштікке ие болса да, тізбек материалдарының жылу өткізгіштігі әлі де өте маңызды параметр болып табылады.

Схема астарларының жылу өткізгіштігі туралы көптеген талқылаулар алдыңғы мақалаларда қарастырылған және бұл мақалада алдыңғы мақалалардағы кейбір нәтижелер мен ақпараттар келтірілген. Мысалы, келесі теңдеу және 3-сурет ПХД тізбегі материалдарының жылу өнімділігіне қатысты факторларды түсінуге көмектеседі. Теңдеуде k – жылу өткізгіштік (Вт/м/К), А – аудан, TH – жылу көзінің температурасы, TC – суық көздің температурасы, L – жылу көзі мен жылу көзінің арасындағы қашықтық. суық көзі.