உயர் அதிர்வெண்/மைக்ரோவேவ் ரேடியோ அதிர்வெண் சிக்னலில் செலுத்தப்படும் போது பிசிபி சுற்று, சுற்று மற்றும் சுற்றுப் பொருளால் ஏற்படும் இழப்பு தவிர்க்க முடியாமல் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு வெப்பத்தை உருவாக்கும். அதிக இழப்பு, PCB பொருள் வழியாக அதிக சக்தி கடந்து, அதிக வெப்பம் உருவாக்கப்படும். சுற்றுகளின் இயக்க வெப்பநிலை மதிப்பிடப்பட்ட மதிப்பை மீறும் போது, ​​சுற்று சில சிக்கல்களை ஏற்படுத்தலாம். எடுத்துக்காட்டாக, PCB களில் நன்கு அறியப்பட்ட வழக்கமான இயக்க அளவுரு MOT, அதிகபட்ச இயக்க வெப்பநிலை ஆகும். இயக்க வெப்பநிலை MOT ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​PCB சுற்றுகளின் செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மை அச்சுறுத்தப்படும். மின்காந்த மாடலிங் மற்றும் சோதனை அளவீடுகள் ஆகியவற்றின் மூலம், RF மைக்ரோவேவ் PCBகளின் வெப்பப் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வது, சுற்று செயல்திறன் சிதைவு மற்றும் அதிக வெப்பநிலையால் ஏற்படும் நம்பகத்தன்மை சிதைவைத் தவிர்க்க உதவும்.

சுற்றுப் பொருட்களில் செருகும் இழப்பு எவ்வாறு ஏற்படுகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்வது, உயர் அதிர்வெண் PCB சுற்றுகளின் வெப்ப செயல்திறன் தொடர்பான முக்கியமான காரணிகளை சிறப்பாக விவரிக்க உதவுகிறது. இந்தக் கட்டுரையானது மைக்ரோஸ்ட்ரிப் டிரான்ஸ்மிஷன் லைன் சர்க்யூட்டை எடுத்துக்காட்டாக, சுற்றுகளின் வெப்ப செயல்திறன் தொடர்பான வர்த்தக பரிமாற்றங்களைப் பற்றி விவாதிக்கும். இரட்டைப் பக்க PCB அமைப்பைக் கொண்ட மைக்ரோஸ்ட்ரிப் சர்க்யூட்டில், மின்கடத்தா இழப்பு, கடத்தி இழப்பு, கதிர்வீச்சு இழப்பு மற்றும் கசிவு இழப்பு ஆகியவை அடங்கும். வெவ்வேறு இழப்பு கூறுகளுக்கு இடையிலான வேறுபாடு பெரியது. ஒரு சில விதிவிலக்குகளுடன், உயர் அதிர்வெண் PCB சுற்றுகளின் கசிவு இழப்பு பொதுவாக மிகக் குறைவு. இந்த கட்டுரையில், கசிவு இழப்பு மதிப்பு மிகவும் குறைவாக இருப்பதால், அது தற்போதைக்கு புறக்கணிக்கப்படும்.

கதிர்வீச்சு இழப்பு

கதிர்வீச்சு இழப்பு இயக்க அதிர்வெண், சுற்று அடி மூலக்கூறு தடிமன், PCB மின்கடத்தா மாறிலி (உறவினர் மின்கடத்தா மாறிலி அல்லது εr) மற்றும் வடிவமைப்பு திட்டம் போன்ற பல சுற்று அளவுருக்களைப் பொறுத்தது. வடிவமைப்புத் திட்டங்களைப் பொறுத்த வரையில், கதிரியக்க இழப்பு பெரும்பாலும் மின்சுற்றில் உள்ள மோசமான மின்மறுப்பு மாற்றம் அல்லது சுற்றுவட்டத்தில் உள்ள மின்காந்த அலை பரிமாற்றத்தில் உள்ள வேறுபாடுகளால் ஏற்படுகிறது. சர்க்யூட் மின்மறுப்பு மாற்றம் பகுதியில் பொதுவாக சிக்னல் ஃபீட்-இன் பகுதி, படி மின்மறுப்பு புள்ளி, ஸ்டப் மற்றும் மேட்சிங் நெட்வொர்க் ஆகியவை அடங்கும். நியாயமான சுற்று வடிவமைப்பு மென்மையான மின்மறுப்பு மாற்றத்தை உணர முடியும், இதன் மூலம் சுற்றுகளின் கதிர்வீச்சு இழப்பைக் குறைக்கிறது. நிச்சயமாக, மின்மறுப்பு பொருத்தமின்மையின் சாத்தியக்கூறு உள்ளது என்பதை உணர்ந்து கொள்ள வேண்டும், இது மின்சுற்றின் எந்த இடைமுகத்திலும் கதிர்வீச்சு இழப்புக்கு வழிவகுக்கும். இயக்க அதிர்வெண்ணின் பார்வையில், வழக்கமாக அதிக அதிர்வெண், சுற்றுகளின் கதிர்வீச்சு இழப்பு அதிகமாகும்.

கதிர்வீச்சு இழப்பு தொடர்பான சுற்றுப் பொருட்களின் அளவுருக்கள் முக்கியமாக மின்கடத்தா மாறிலி மற்றும் PCB பொருள் தடிமன் ஆகும். சுற்று அடி மூலக்கூறு தடிமனாக இருந்தால், கதிர்வீச்சு இழப்பை ஏற்படுத்தும் வாய்ப்பு அதிகம்; PCB பொருளின் குறைந்த εr, சுற்றுவட்டத்தின் கதிர்வீச்சு இழப்பு அதிகமாகும். பொருள் குணாதிசயங்களை முழுமையாக எடைபோடுவது, மெல்லிய சுற்று அடி மூலக்கூறுகளின் பயன்பாடு குறைந்த εr சுற்றுப் பொருட்களால் ஏற்படும் கதிர்வீச்சு இழப்பை ஈடுசெய்ய ஒரு வழியாகப் பயன்படுத்தப்படலாம். சர்க்யூட் அடி மூலக்கூறு தடிமன் மற்றும் εr இன் தாக்கம் சுற்று கதிர்வீச்சு இழப்பில் ஏற்படுகிறது, ஏனெனில் இது அதிர்வெண் சார்ந்த செயல்பாடு ஆகும். சுற்று அடி மூலக்கூறின் தடிமன் 20 மில்லிக்கு மிகாமல் இருக்கும் போது மற்றும் இயக்க அதிர்வெண் 20GHz ஐ விட குறைவாக இருக்கும் போது, ​​சுற்றுவட்டத்தின் கதிர்வீச்சு இழப்பு மிகவும் குறைவாக இருக்கும். இந்தக் கட்டுரையில் உள்ள பெரும்பாலான சர்க்யூட் மாடலிங் மற்றும் அளவீட்டு அதிர்வெண்கள் 20GHz ஐ விடக் குறைவாக இருப்பதால், இந்தக் கட்டுரையில் உள்ள விவாதம் சுற்று சூடாக்கத்தில் கதிர்வீச்சு இழப்பின் தாக்கத்தை புறக்கணிக்கும்.

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

அளவிடப்பட்ட மற்றும் உருவகப்படுத்தப்பட்ட முடிவுகள்

படம் 1 இல் உள்ள வளைவில் அளவிடப்பட்ட முடிவுகள் மற்றும் உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள் உள்ளன. ரோஜர்ஸ் கார்ப்பரேஷனின் MWI-2010 மைக்ரோவேவ் மின்மறுப்பு கணக்கீடு மென்பொருளைப் பயன்படுத்தி உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள் பெறப்படுகின்றன. MWI-2010 மென்பொருள் மைக்ரோஸ்ட்ரிப் லைன் மாடலிங் துறையில் கிளாசிக் பேப்பர்களில் உள்ள பகுப்பாய்வு சமன்பாடுகளை மேற்கோள் காட்டுகிறது. படம் 1 இல் உள்ள சோதனை தரவு வெக்டர் நெட்வொர்க் பகுப்பாய்வியின் வேறுபட்ட நீள அளவீட்டு முறை மூலம் பெறப்படுகிறது. மொத்த இழப்பு வளைவின் உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள் அடிப்படையில் அளவிடப்பட்ட முடிவுகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன என்பதை படம் 1 இல் இருந்து காணலாம். மெல்லிய சுற்றுகளின் கடத்தி இழப்பு (இடதுபுறத்தில் உள்ள வளைவு 6.6 மில் தடிமன்) மொத்த செருகும் இழப்பின் முக்கிய அங்கமாகும் என்பதை படத்தில் இருந்து காணலாம். சுற்று தடிமன் அதிகரிக்கும் போது (வலதுபுறத்தில் உள்ள வளைவுடன் தொடர்புடைய தடிமன் 10 மில்லி), மின்கடத்தா இழப்பு மற்றும் கடத்தி இழப்பு ஆகியவை நெருங்கி வருகின்றன, மேலும் இரண்டும் சேர்ந்து மொத்த செருகும் இழப்பை உருவாக்குகின்றன.

படம் 1 இல் உள்ள உருவகப்படுத்துதல் மாதிரி மற்றும் உண்மையான சர்க்யூட்டில் பயன்படுத்தப்படும் சர்க்யூட் மெட்டீரியல் அளவுருக்கள்: மின்கடத்தா மாறிலி 3.66, இழப்பு காரணி 0.0037, மற்றும் செப்பு கடத்தி மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை 2.8 um RMS. அதே சுற்றுப் பொருளின் கீழ் உள்ள செப்புப் படலத்தின் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை குறைக்கப்படும்போது, ​​படம் 6.6 இல் உள்ள 10 மில் மற்றும் 1 மில் சுற்றுகளின் கடத்தி இழப்பு கணிசமாகக் குறைக்கப்படும்; இருப்பினும், 20 மில் சுற்றுக்கு விளைவு தெளிவாக இல்லை. படம் 2 வெவ்வேறு கடினத்தன்மை கொண்ட இரண்டு சுற்றுப் பொருட்களின் சோதனை முடிவுகளைக் காட்டுகிறது, அதாவது ரோஜர்ஸ் RO4350B™ நிலையான சுற்றுப் பொருள் அதிக கடினத்தன்மை மற்றும் ரோஜர்ஸ் RO4350B LoPro™ சுற்றுப் பொருள் குறைந்த கடினத்தன்மை கொண்டது.

படம் 1 மற்றும் படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, சுற்று அடி மூலக்கூறு மெல்லியதாக இருந்தால், சுற்றுகளின் செருகும் இழப்பு அதிகமாகும். அதாவது, குறிப்பிட்ட அளவு RF மைக்ரோவேவ் பவர் மூலம் சர்க்யூட் ஊட்டப்படும் போது, ​​மெல்லிய சுற்று அதிக வெப்பத்தை உருவாக்கும். சுற்று வெப்பமாக்கல் சிக்கலை முழுமையாக எடைபோடும் போது, ​​ஒருபுறம், ஒரு மெல்லிய சுற்று அதிக சக்தி மட்டங்களில் ஒரு தடிமனான சுற்று விட அதிக வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது, ஆனால் மறுபுறம், ஒரு மெல்லிய சுற்று வெப்ப மடு வழியாக மிகவும் பயனுள்ள வெப்ப ஓட்டத்தை பெற முடியும். வெப்பநிலையை ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக வைத்திருங்கள்.

சுற்றுகளின் வெப்பப் பிரச்சனையைத் தீர்க்க, சிறந்த மெல்லிய சுற்று பின்வரும் பண்புகளைக் கொண்டிருக்க வேண்டும்: சுற்றுப் பொருளின் குறைந்த இழப்பு காரணி, மென்மையான செப்பு மெல்லிய மேற்பரப்பு, குறைந்த εr மற்றும் அதிக வெப்ப கடத்துத்திறன். உயர் εr இன் சுற்றுப் பொருளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​குறைந்த εr இன் நிலையில் பெறப்பட்ட அதே மின்மறுப்பின் கடத்தி அகலம் பெரியதாக இருக்கலாம், இது சுற்றுகளின் கடத்தி இழப்பைக் குறைக்க நன்மை பயக்கும். சுற்று வெப்பச் சிதறலின் கண்ணோட்டத்தில், பெரும்பாலான உயர் அதிர்வெண் PCB சுற்று அடி மூலக்கூறுகள் கடத்திகளுடன் ஒப்பிடும்போது மிகவும் மோசமான வெப்ப கடத்துத்திறனைக் கொண்டிருந்தாலும், சுற்றுப் பொருட்களின் வெப்ப கடத்துத்திறன் இன்னும் மிக முக்கியமான அளவுருவாக உள்ளது.

சுற்று அடி மூலக்கூறுகளின் வெப்ப கடத்துத்திறன் பற்றிய நிறைய விவாதங்கள் முந்தைய கட்டுரைகளில் விரிவாக விவரிக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் இந்த கட்டுரை முந்தைய கட்டுரைகளில் இருந்து சில முடிவுகள் மற்றும் தகவல்களை மேற்கோள் காட்டும். எடுத்துக்காட்டாக, பின்வரும் சமன்பாடு மற்றும் படம் 3 ஆகியவை PCB சுற்றுப் பொருட்களின் வெப்ப செயல்திறன் தொடர்பான காரணிகளைப் புரிந்து கொள்ள உதவியாக இருக்கும். சமன்பாட்டில், k என்பது வெப்ப கடத்துத்திறன் (W/m/K), A என்பது பகுதி, TH என்பது வெப்ப மூலத்தின் வெப்பநிலை, TC என்பது குளிர் மூலத்தின் வெப்பநிலை, மற்றும் L என்பது வெப்ப மூலத்திற்கும் இடையே உள்ள தூரம் குளிர் ஆதாரம்.