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

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.

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.

20GHz க்கும் குறைவான கதிர்வீச்சு இழப்பைப் புறக்கணித்த பிறகு, மைக்ரோஸ்ட்ரிப் டிரான்ஸ்மிஷன் லைன் சர்க்யூட்டின் செருகும் இழப்பு முக்கியமாக இரண்டு பகுதிகளை உள்ளடக்கியது: மின்கடத்தா இழப்பு மற்றும் கடத்தி இழப்பு. இரண்டின் விகிதம் முக்கியமாக சுற்று அடி மூலக்கூறின் தடிமனைப் பொறுத்தது. மெல்லிய அடி மூலக்கூறுகளுக்கு, கடத்தி இழப்பு முக்கிய அங்கமாகும். பல காரணங்களுக்காக, கடத்தி இழப்பை துல்லியமாக கணிப்பது பொதுவாக கடினமாக உள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு கடத்தியின் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை மின்காந்த அலைகளின் பரிமாற்ற பண்புகளில் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. செப்புப் படலத்தின் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை மைக்ரோஸ்ட்ரிப் சர்க்யூட்டின் மின்காந்த அலை பரவல் மாறிலியை மாற்றுவது மட்டுமல்லாமல், சுற்றுகளின் கடத்தி இழப்பையும் அதிகரிக்கும். தோல் விளைவு காரணமாக, கடத்தி இழப்பில் செப்புத் தாள் கடினத்தன்மையின் தாக்கமும் அதிர்வெண் சார்ந்தது. படம் 1 வெவ்வேறு PCB தடிமன்களின் அடிப்படையில் 50 ஓம் மைக்ரோஸ்ட்ரிப் டிரான்ஸ்மிஷன் லைன் சர்க்யூட்களின் செருகும் இழப்பை ஒப்பிடுகிறது, அவை முறையே 6.6 மில்ஸ் மற்றும் 10 மில்ஸ் ஆகும்.

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.

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.