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

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.

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.

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.

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.