Meta s-sinjal tal-frekwenza tar-radju ta ‘frekwenza għolja/microwave jiġi mitmugħ fis- PCB ċirkwit, it-telf ikkawżat miċ-ċirkwit innifsu u l-materjal taċ-ċirkwit inevitabbilment jiġġeneraw ċertu ammont ta ‘sħana. Iktar ma jkun kbir it-telf, iktar ikun għoli l-qawwa li tgħaddi mill-materjal tal-PCB, u akbar tkun is-sħana ġġenerata. Meta t-temperatura operattiva taċ-ċirkwit taqbeż il-valur nominali, iċ-ċirkwit jista ‘jikkawża xi problemi. Pereżempju, il-parametru operattiv tipiku MOT, li huwa magħruf sew fil-PCBs, huwa t-temperatura operattiva massima. Meta t-temperatura operattiva taqbeż il-MOT, il-prestazzjoni u l-affidabbiltà taċ-ċirkwit tal-PCB ikunu mhedda. Permezz tal-kombinazzjoni ta ‘mudellar elettromanjetiku u kejl sperimentali, il-fehim tal-karatteristiċi termali tal-PCBs microwave RF jista’ jgħin biex tiġi evitata degradazzjoni tal-prestazzjoni taċ-ċirkwit u degradazzjoni tal-affidabbiltà kkawżata minn temperaturi għoljin.

Il-fehim ta ‘kif iseħħ it-telf ta’ inserzjoni fil-materjali taċ-ċirkwit jgħin biex jiddeskrivi aħjar il-fatturi importanti relatati mal-prestazzjoni termali ta ‘ċirkwiti PCB ta’ frekwenza għolja. Dan l-artikolu se jieħu ċ-ċirkwit tal-linja ta ‘trażmissjoni microstrip bħala eżempju biex jiddiskuti l-kompromessi relatati mal-prestazzjoni termali taċ-ċirkwit. F’ċirkwit microstrip bi struttura ta ‘PCB b’żewġ naħat, it-telf jinkludi telf dielettriku, telf ta’ konduttur, telf ta ‘radjazzjoni u telf ta’ tnixxija. Id-differenza bejn il-komponenti tat-telf differenti hija kbira. Bi ftit eċċezzjonijiet, it-telf ta ‘tnixxija ta’ ċirkwiti PCB ta ‘frekwenza għolja huwa ġeneralment baxx ħafna. F’dan l-artikolu, peress li l-valur tat-telf ta ‘tnixxija huwa baxx ħafna, għalissa se jiġi injorat.

Telf mir-radjazzjoni

It-telf tar-radjazzjoni jiddependi fuq bosta parametri taċ-ċirkwit bħal frekwenza operattiva, ħxuna tas-sottostrat taċ-ċirkwit, kostanti dielettrika tal-PCB (kostanti dielettrika relattiva jew εr) u pjan tad-disinn. Safejn huma kkonċernati l-iskemi tad-disinn, it-telf tar-radjazzjoni ħafna drabi ġej minn trasformazzjoni fqira ta ‘impedenza fiċ-ċirkwit jew differenzi fit-trasmissjoni tal-mewġ elettromanjetiku fiċ-ċirkwit. Iż-żona tat-trasformazzjoni tal-impedenza taċ-ċirkwit ġeneralment tinkludi żona ta ‘feed-in tas-sinjal, punt tal-impedenza tal-pass, stub u netwerk ta’ tqabbil. Disinn ta ‘ċirkwit raġonevoli jista’ jirrealizza trasformazzjoni ta ‘impedenza bla xkiel, u b’hekk inaqqas it-telf tar-radjazzjoni taċ-ċirkwit. Naturalment, għandu jiġi realizzat li hemm il-possibbiltà ta ‘nuqqas ta’ qbil fl-impedenza li jwassal għal telf ta ‘radjazzjoni fi kwalunkwe interface taċ-ċirkwit. Mil-lat tal-frekwenza operattiva, ġeneralment iktar ma tkun għolja l-frekwenza, iktar ikun kbir it-telf tar-radjazzjoni taċ-ċirkwit.

Il-parametri tal-materjali taċ-ċirkwit relatati mat-telf tar-radjazzjoni huma prinċipalment kostanti dielettriċi u ħxuna tal-materjal tal-PCB. Iktar ma jkun ħoxnin is-sottostrat taċ-ċirkwit, akbar tkun il-possibbiltà li tikkawża telf ta ‘radjazzjoni; iktar ma jkun baxx l-εr tal-materjal tal-PCB, iktar ikun kbir it-telf tar-radjazzjoni taċ-ċirkwit. Komprensivament użin tal-karatteristiċi tal-materjal, l-użu ta ‘sottostrati ta’ ċirkwit irqiq jista ‘jintuża bħala mod biex jikkumpensa t-telf ta’ radjazzjoni kkawżat minn materjali ta ‘ċirkwit εr baxx. L-influwenza tal-ħxuna tas-sottostrat taċ-ċirkwit u εr fuq it-telf tar-radjazzjoni taċ-ċirkwit hija minħabba li hija funzjoni dipendenti fuq il-frekwenza. Meta l-ħxuna tas-sottostrat taċ-ċirkwit ma taqbiżx l-20mil u l-frekwenza operattiva tkun inqas minn 20GHz, it-telf tar-radjazzjoni taċ-ċirkwit huwa baxx ħafna. Peress li ħafna mill-immudellar taċ-ċirkwit u l-frekwenzi tal-kejl f’dan l-artikolu huma inqas minn 20GHz, id-diskussjoni f’dan l-artikolu se tinjora l-influwenza tat-telf tar-radjazzjoni fuq it-tisħin taċ-ċirkwit.

Wara li tinjora t-telf tar-radjazzjoni taħt l-20GHz, it-telf ta ‘inserzjoni ta’ ċirkwit tal-linja ta ‘trażmissjoni microstrip jinkludi prinċipalment żewġ partijiet: telf dielettriku u telf ta’ konduttur. Il-proporzjon tat-tnejn jiddependi prinċipalment fuq il-ħxuna tas-sottostrat taċ-ċirkwit. Għal substrati irqaq, it-telf tal-konduttur huwa l-komponent ewlieni. Għal ħafna raġunijiet, huwa ġeneralment diffiċli li wieħed ibassar b’mod preċiż it-telf tal-konduttur. Pereżempju, il-ħruxija tal-wiċċ ta ‘konduttur għandha influwenza kbira fuq il-karatteristiċi tat-trażmissjoni tal-mewġ elettromanjetiku. Il-ħruxija tal-wiċċ tal-fojl tar-ram mhux biss se tbiddel il-kostanti tal-propagazzjoni tal-mewġ elettromanjetiku taċ-ċirkwit tal-microstrip, iżda żżid ukoll it-telf tal-konduttur taċ-ċirkwit. Minħabba l-effett tal-ġilda, l-influwenza tal-ħruxija tal-fojl tar-ram fuq it-telf tal-konduttur hija wkoll dipendenti fuq il-frekwenza. Figura 1 tqabbel it-telf ta ‘inserzjoni ta’ ċirkwiti tal-linja ta ‘trażmissjoni ta’ 50 ohm microstrip ibbażati fuq ħxuna differenti tal-PCB, li huma 6.6 mils u 10 mils, rispettivament.

25

Figura 1. Tqabbil ta ‘ċirkwiti ta’ linja ta ‘trażmissjoni ta’ microstrip ta ’50 ohm ibbażati fuq materjali PCB ta’ ħxuna differenti

Riżultati mkejla u simulati

Il-kurva fil-Figura 1 fiha r-riżultati mkejla u r-riżultati tas-simulazzjoni. Ir-riżultati tas-simulazzjoni jinkisbu bl-użu tas-softwer għall-kalkolu tal-impedenza microwave MWI-2010 ta’ Rogers Corporation. Is-softwer MWI-2010 jikkwota l-ekwazzjonijiet analitiċi fil-karti klassiċi fil-qasam tal-mudellar tal-linja microstrip. Id-dejta tat-test fil-Figura 1 tinkiseb bil-metodu ta’ kejl tat-tul differenzjali ta’ analizzatur tan-netwerk tal-vettur. Wieħed jista ‘jara minn Fig. 1 li r-riżultati ta’ simulazzjoni tal-kurva tat-telf totali huma bażikament konsistenti mar-riżultati mkejla. Jista ‘jidher mill-figura li t-telf tal-konduttur taċ-ċirkwit irqaq (il-kurva fuq ix-xellug tikkorrispondi għal ħxuna ta’ 6.6 mil) hija l-komponent ewlieni tat-telf totali tal-inserzjoni. Hekk kif il-ħxuna taċ-ċirkwit tiżdied (il-ħxuna li tikkorrispondi mal-kurva fuq il-lemin hija 10mil), it-telf dielettriku u t-telf tal-konduttur għandhom tendenza li joqorbu, u t-tnejn flimkien jikkostitwixxu t-telf totali tal-inserzjoni.

Il-mudell ta ‘simulazzjoni fil-Figura 1 u l-parametri tal-materjal taċ-ċirkwit użati fiċ-ċirkwit attwali huma: kostanti dielettrika 3.66, fattur ta’ telf 0.0037, u ħruxija tal-wiċċ tal-konduttur tar-ram 2.8 um RMS. Meta titnaqqas il-ħruxija tal-wiċċ tal-fojl tar-ram taħt l-istess materjal taċ-ċirkwit, it-telf tal-konduttur taċ-ċirkwiti ta ‘6.6 mil u 10 mil fil-Figura 1 se jitnaqqas b’mod sinifikanti; madankollu, l-effett mhuwiex ovvju għaċ-ċirkwit ta ’20 mil. Il-Figura 2 turi r-riżultati tat-test ta ‘żewġ materjali ta’ ċirkwit bi ħruxija differenti, jiġifieri materjal ta ‘ċirkwit standard Rogers RO4350B™ b’ħruxija għolja u materjal ta’ ċirkwit Rogers RO4350B LoPro™ b’ħruxija baxxa.

Il-Figura 2 turi l-vantaġġi tal-użu ta ‘sottostrat tal-wiċċ tal-fojl tar-ram lixx biex tipproċessa ċirkwiti microstrip. Għal substrati irqaq, l-użu ta ‘fojl tar-ram lixx jista’ jnaqqas b’mod sinifikanti t-telf ta ‘inserzjoni. Għas-sottostrat ta ‘6.6mil, it-telf ta’ inserzjoni jitnaqqas b’0.3 dB f’20GHz minħabba l-użu ta ‘fojl tar-ram lixx; is-sottostrat ta ’10mil huwa mnaqqas b’0.22 dB f’20GHz; u s-sottostrat ta ’20mil, it-telf ta’ inserzjoni jitnaqqas biss b’0.11 dB.

Kif muri fil-Figura 1 u l-Figura 2, iktar ma jkun irqaq is-sottostrat taċ-ċirkwit, iktar ikun għoli t-telf ta ‘inserzjoni taċ-ċirkwit. Dan ifisser li meta ċ-ċirkwit jiġi mitmugħ b’ċertu ammont ta ‘qawwa microwave RF, irqaq iċ-ċirkwit se jiġġenera aktar sħana. Meta tiżen b’mod komprensiv il-kwistjoni tat-tisħin taċ-ċirkwit, min-naħa waħda, ċirkwit irqaq jiġġenera aktar sħana minn ċirkwit oħxon f’livelli ta ‘qawwa għolja, iżda min-naħa l-oħra, ċirkwit irqaq jista’ jikseb fluss tas-sħana aktar effettiv permezz tas-sink tas-sħana. Żomm it-temperatura relattivament baxxa.

Sabiex issolvi l-problema tat-tisħin taċ-ċirkwit, iċ-ċirkwit irqiq ideali għandu jkollu l-karatteristiċi li ġejjin: fattur ta ‘telf baxx tal-materjal taċ-ċirkwit, wiċċ irqiq tar-ram lixx, εr baxx u konduttività termali għolja. Meta mqabbel mal-materjal taċ-ċirkwit ta ‘εr għoli, il-wisa’ tal-konduttur tal-istess impedenza miksuba taħt il-kondizzjoni ta ‘εr baxx jista’ jkun akbar, li huwa ta ‘benefiċċju biex jitnaqqas it-telf tal-konduttur taċ-ċirkwit. Mill-perspettiva tad-dissipazzjoni tas-sħana taċ-ċirkwit, għalkemm il-biċċa l-kbira tas-sottostrati taċ-ċirkwit tal-PCB ta ‘frekwenza għolja għandhom konduttività termali fqira ħafna relattiva għall-kondutturi, il-konduttività termali tal-materjali taċ-ċirkwit għadha parametru importanti ħafna.

Ħafna diskussjonijiet dwar il-konduttività termali tas-sottostrati taċ-ċirkwit ġew elaborati f’artikoli preċedenti, u dan l-artikolu se jikkwota xi riżultati u informazzjoni minn artikoli preċedenti. Pereżempju, l-ekwazzjoni li ġejja u l-Figura 3 huma ta ‘għajnuna biex jifhmu l-fatturi relatati mal-prestazzjoni termali tal-materjali taċ-ċirkwit tal-PCB. Fl-ekwazzjoni, k hija l-konduttività termali (W/m/K), A hija l-erja, TH hija t-temperatura tas-sors tas-sħana, TC hija t-temperatura tas-sors tal-kesħa, u L hija d-distanza bejn is-sors tas-sħana u is-sors kiesaħ.