Wakati mawimbi ya masafa ya juu/mawimbi ya mawimbi ya redio yanapoingizwa kwenye PCB mzunguko, upotevu unaosababishwa na mzunguko yenyewe na nyenzo za mzunguko bila shaka zitazalisha kiasi fulani cha joto. Kadiri upotevu unavyozidi, ndivyo nguvu inayopita kwenye nyenzo ya PCB inavyoongezeka, na ndivyo joto linalozalishwa zaidi. Wakati joto la uendeshaji la mzunguko linazidi thamani iliyopimwa, mzunguko unaweza kusababisha matatizo fulani. Kwa mfano, parameter ya kawaida ya uendeshaji MOT, ambayo inajulikana katika PCB, ni joto la juu la uendeshaji. Wakati joto la uendeshaji linapozidi MOT, utendaji na uaminifu wa mzunguko wa PCB utatishiwa. Kupitia mchanganyiko wa vielelezo vya sumakuumeme na vipimo vya majaribio, kuelewa sifa za joto za PCB za microwave za RF kunaweza kusaidia kuepuka uharibifu wa utendaji wa mzunguko na uharibifu wa kutegemewa unaosababishwa na joto la juu.

Kuelewa jinsi hasara ya kuingizwa hutokea katika nyenzo za mzunguko husaidia kuelezea vyema mambo muhimu yanayohusiana na utendaji wa joto wa nyaya za juu-frequency PCB. Makala haya yatachukua mzunguko wa laini ya upokezaji wa mikrostrip kama mfano ili kujadili utendakazi wa hali ya joto wa saketi. Katika mzunguko wa microstrip na muundo wa PCB wa pande mbili, hasara ni pamoja na kupoteza dielectric, hasara ya conductor, hasara ya mionzi, na kupoteza kuvuja. Tofauti kati ya vipengele tofauti vya kupoteza ni kubwa. Isipokuwa chache, upotezaji wa uvujaji wa saketi za PCB za masafa ya juu kwa ujumla ni mdogo sana. Katika makala hii, kwa kuwa thamani ya kupoteza uvujaji ni ya chini sana, itapuuzwa kwa muda.

Kupoteza kwa mionzi

Kupoteza kwa mionzi kunategemea vigezo vingi vya mzunguko kama vile mzunguko wa uendeshaji, unene wa substrate ya mzunguko, PCB dielectric constant (dielectric constant au εr) na mpango wa kubuni. Kuhusu mipango ya kubuni, upotezaji wa mionzi mara nyingi hutokana na mabadiliko duni ya kizuizi katika saketi au tofauti za upitishaji wa mawimbi ya sumakuumeme kwenye saketi. Eneo la mageuzi la kizuizi cha mzunguko kwa kawaida hujumuisha eneo la kulisha mawimbi, sehemu ya kizuizi cha hatua, mbegu na mtandao unaolingana. Ubunifu wa busara wa mzunguko unaweza kutambua mabadiliko laini ya impedance, na hivyo kupunguza upotezaji wa mionzi ya mzunguko. Kwa kweli, inapaswa kuzingatiwa kuwa kuna uwezekano wa kutolingana kwa impedance inayoongoza kwa upotezaji wa mionzi kwenye kiolesura chochote cha mzunguko. Kutoka kwa mtazamo wa mzunguko wa uendeshaji, kwa kawaida juu ya mzunguko, zaidi ya hasara ya mionzi ya mzunguko.

Vigezo vya vifaa vya mzunguko vinavyohusiana na upotezaji wa mionzi ni mara kwa mara ya dielectric na unene wa nyenzo za PCB. Uzito wa substrate ya mzunguko, uwezekano mkubwa wa kusababisha hasara ya mionzi; chini ya εr ya vifaa vya PCB, hasara kubwa ya mionzi ya mzunguko. Uzito wa sifa za nyenzo kwa kina, matumizi ya substrates za saketi nyembamba zinaweza kutumika kama njia ya kumaliza upotezaji wa mionzi unaosababishwa na vifaa vya chini vya εr. Ushawishi wa unene wa substrate ya mzunguko na εr juu ya kupoteza mionzi ya mzunguko ni kwa sababu ni kazi inayotegemea mzunguko. Wakati unene wa substrate ya mzunguko hauzidi 20mil na mzunguko wa uendeshaji ni wa chini kuliko 20GHz, hasara ya mionzi ya mzunguko ni ndogo sana. Kwa kuwa mifano mingi ya mzunguko na masafa ya kipimo katika makala hii ni ya chini kuliko 20GHz, majadiliano katika makala haya yatapuuza ushawishi wa kupoteza mionzi kwenye joto la mzunguko.

Baada ya kupuuza upotevu wa mionzi chini ya 20GHz, hasara ya kuingizwa kwa mzunguko wa mstari wa maambukizi ya microstrip hasa inajumuisha sehemu mbili: kupoteza dielectric na kupoteza conductor. Uwiano wa hizo mbili hasa inategemea unene wa substrate ya mzunguko. Kwa substrates nyembamba, hasara ya conductor ni sehemu kuu. Kwa sababu nyingi, kwa ujumla ni vigumu kutabiri kwa usahihi hasara ya kondakta. Kwa mfano, ukali wa uso wa kondakta una ushawishi mkubwa juu ya sifa za maambukizi ya mawimbi ya umeme. Ukwaru wa uso wa foil ya shaba hautabadilisha tu wimbi la uenezi wa wimbi la umeme la mzunguko wa microstrip, lakini pia kuongeza upotezaji wa kondakta wa mzunguko. Kwa sababu ya athari ya ngozi, ushawishi wa ukali wa foil ya shaba kwenye upotezaji wa kondakta pia hutegemea frequency. Kielelezo cha 1 kinalinganisha upotevu wa uwekaji wa saketi 50 za laini za upitishaji za mikrostrip kulingana na unene tofauti wa PCB, ambao ni mil 6.6 na mil 10, mtawalia.

25

Mchoro 1. Ulinganisho wa saketi za laini za 50 ohm za mikrostrip kulingana na nyenzo za PCB za unene tofauti.

Matokeo yaliyopimwa na kuigwa

Curve katika Kielelezo 1 ina matokeo yaliyopimwa na matokeo ya kuiga. Matokeo ya uigaji yanapatikana kwa kutumia programu ya kukokotoa ya kizuizi cha microwave ya Rogers Corporation ya MWI-2010. Programu ya MWI-2010 inanukuu milinganyo ya uchanganuzi katika karatasi za kawaida katika uwanja wa uundaji wa laini ya mikrostrip. Data ya majaribio katika Mchoro 1 hupatikana kwa njia ya kupima urefu tofauti ya kichanganuzi cha mtandao wa vekta. Inaweza kuonekana kutoka kwa Mchoro 1 kwamba matokeo ya kuiga ya curve ya jumla ya kupoteza kimsingi yanalingana na matokeo yaliyopimwa. Inaweza kuonekana kutoka kwa takwimu kwamba hasara ya conductor ya mzunguko mwembamba (curve upande wa kushoto inafanana na unene wa 6.6 mil) ni sehemu kuu ya hasara ya jumla ya kuingizwa. Kadiri unene wa mzunguko unavyoongezeka (unene unaolingana na curve upande wa kulia ni 10mil), upotevu wa dielectri na upotevu wa kondakta huwa unakaribia, na hizo mbili kwa pamoja hufanya hasara ya jumla ya uwekaji.

Mfano wa kuiga katika Mchoro 1 na vigezo vya nyenzo za mzunguko zinazotumiwa katika mzunguko halisi ni: dielectric mara kwa mara 3.66, sababu ya kupoteza 0.0037, na ukali wa uso wa kondakta wa shaba 2.8 um RMS. Wakati ukali wa uso wa foil ya shaba chini ya nyenzo sawa ya mzunguko umepunguzwa, hasara ya kondakta ya mizunguko ya mil 6.6 na mil 10 katika Mchoro 1 itapungua kwa kiasi kikubwa; Walakini, athari sio dhahiri kwa mzunguko wa mil 20. Mchoro wa 2 unaonyesha matokeo ya majaribio ya nyenzo mbili za saketi zenye ukali tofauti, ambazo ni nyenzo ya saketi ya Rogers RO4350B™ yenye ukali wa hali ya juu na nyenzo ya saketi ya Rogers RO4350B LoPro™ yenye ukali wa chini.

Mchoro wa 2 unaonyesha faida za kutumia substrate laini ya uso wa foil ili kusindika mizunguko ya mikrostrip. Kwa substrates nyembamba, matumizi ya foil laini ya shaba inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa hasara ya kuingizwa. Kwa substrate ya 6.6mil, hasara ya kuingizwa imepunguzwa na 0.3 dB saa 20GHz kutokana na matumizi ya foil laini ya shaba; substrate ya 10mil imepunguzwa na 0.22 dB katika 20GHz; na substrate 20mil, hasara ya kuingizwa inapunguzwa tu na 0.11 dB.

Kama inavyoonyeshwa katika Mchoro 1 na Mchoro 2, jinsi substrate ya saketi inavyopungua, ndivyo upotevu wa uwekaji wa saketi unavyoongezeka. Hii ina maana kwamba wakati mzunguko unalishwa na kiasi fulani cha RF microwave nguvu, nyembamba mzunguko kuzalisha joto zaidi. Wakati wa kupima kwa kina suala la kupokanzwa kwa mzunguko, kwa upande mmoja, mzunguko mwembamba hutoa joto zaidi kuliko mzunguko mzito kwa viwango vya juu vya nguvu, lakini kwa upande mwingine, mzunguko mwembamba unaweza kupata mtiririko wa joto zaidi kupitia shimoni la joto. Weka halijoto kwa kiasi cha chini.

Ili kutatua tatizo la kupokanzwa kwa mzunguko, mzunguko mwembamba unaofaa unapaswa kuwa na sifa zifuatazo: sababu ya chini ya hasara ya nyenzo za mzunguko, shaba laini ya uso nyembamba, chini ya εr na conductivity ya juu ya mafuta. Ikilinganishwa na nyenzo za mzunguko wa high εr, upana wa conductor wa impedance sawa iliyopatikana chini ya hali ya chini ya εr inaweza kuwa kubwa, ambayo ni ya manufaa kwa kupunguza hasara ya conductor ya mzunguko. Kutoka kwa mtazamo wa utaftaji wa joto la mzunguko, ingawa substrates nyingi za mzunguko wa juu wa PCB zina conductivity duni ya mafuta ikilinganishwa na makondakta, conductivity ya mafuta ya vifaa vya mzunguko bado ni parameter muhimu sana.

Majadiliano mengi kuhusu conductivity ya mafuta ya substrates ya mzunguko yamefafanuliwa katika makala za awali, na makala hii itanukuu baadhi ya matokeo na taarifa kutoka kwa makala za awali. Kwa mfano, equation ifuatayo na Kielelezo 3 ni muhimu kuelewa mambo yanayohusiana na utendaji wa joto wa vifaa vya mzunguko wa PCB. Katika equation, k ni conductivity ya mafuta (W/m/K), A ni eneo, TH ni joto la chanzo cha joto, TC ni joto la chanzo cha baridi, na L ni umbali kati ya chanzo cha joto na chanzo cha baridi.