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.

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

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.

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.