అధిక పౌనఃపున్యం/మైక్రోవేవ్ రేడియో పౌనఃపున్యం సిగ్నల్‌ని అందించినప్పుడు PCB సర్క్యూట్, సర్క్యూట్ వల్ల కలిగే నష్టం మరియు సర్క్యూట్ పదార్థం తప్పనిసరిగా నిర్దిష్ట మొత్తంలో వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఎక్కువ నష్టం, PCB పదార్థం గుండా అధిక శక్తి, మరియు ఎక్కువ వేడి ఉత్పత్తి. సర్క్యూట్ యొక్క ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత రేట్ చేయబడిన విలువను అధిగమించినప్పుడు, సర్క్యూట్ కొన్ని సమస్యలను కలిగిస్తుంది. ఉదాహరణకు, PCBలలో బాగా తెలిసిన సాధారణ ఆపరేటింగ్ పారామితి MOT, గరిష్ట ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత. ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత MOT కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, PCB సర్క్యూట్ యొక్క పనితీరు మరియు విశ్వసనీయత బెదిరించబడుతుంది. విద్యుదయస్కాంత మోడలింగ్ మరియు ప్రయోగాత్మక కొలతల కలయిక ద్వారా, RF మైక్రోవేవ్ PCBల యొక్క ఉష్ణ లక్షణాలను అర్థం చేసుకోవడం వలన సర్క్యూట్ పనితీరు క్షీణత మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వలన ఏర్పడే విశ్వసనీయత క్షీణతను నివారించవచ్చు.

సర్క్యూట్ మెటీరియల్స్‌లో చొప్పించడం నష్టం ఎలా జరుగుతుందో అర్థం చేసుకోవడం హై-ఫ్రీక్వెన్సీ PCB సర్క్యూట్‌ల యొక్క థర్మల్ పనితీరుకు సంబంధించిన ముఖ్యమైన కారకాలను బాగా వివరించడానికి సహాయపడుతుంది. సర్క్యూట్ యొక్క థర్మల్ పనితీరుకు సంబంధించిన ట్రేడ్-ఆఫ్‌లను చర్చించడానికి ఈ కథనం మైక్రోస్ట్రిప్ ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ సర్క్యూట్‌ను ఉదాహరణగా తీసుకుంటుంది. ద్విపార్శ్వ PCB నిర్మాణంతో మైక్రోస్ట్రిప్ సర్క్యూట్‌లో, నష్టాలలో విద్యుద్వాహక నష్టం, కండక్టర్ నష్టం, రేడియేషన్ నష్టం మరియు లీకేజీ నష్టం ఉన్నాయి. వివిధ నష్ట భాగాల మధ్య వ్యత్యాసం పెద్దది. కొన్ని మినహాయింపులతో, అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ PCB సర్క్యూట్‌ల లీకేజీ నష్టం సాధారణంగా చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. ఈ కథనంలో, లీకేజీ నష్టం విలువ చాలా తక్కువగా ఉన్నందున, ఇది ప్రస్తుతానికి విస్మరించబడుతుంది.

రేడియేషన్ నష్టం

రేడియేషన్ నష్టం ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ, సర్క్యూట్ సబ్‌స్ట్రేట్ మందం, PCB విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం (సాపేక్ష విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం లేదా εr) మరియు డిజైన్ ప్లాన్ వంటి అనేక సర్క్యూట్ పారామితులపై ఆధారపడి ఉంటుంది. డిజైన్ స్కీమ్‌ల విషయానికొస్తే, రేడియేషన్ నష్టం తరచుగా సర్క్యూట్‌లో పేలవమైన ఇంపెడెన్స్ పరివర్తన లేదా సర్క్యూట్‌లోని విద్యుదయస్కాంత తరంగ ప్రసారంలో తేడాల నుండి వస్తుంది. సర్క్యూట్ ఇంపెడెన్స్ ట్రాన్స్‌ఫర్మేషన్ ఏరియాలో సాధారణంగా సిగ్నల్ ఫీడ్-ఇన్ ఏరియా, స్టెప్ ఇంపెడెన్స్ పాయింట్, స్టబ్ మరియు మ్యాచింగ్ నెట్‌వర్క్ ఉంటాయి. సహేతుకమైన సర్క్యూట్ డిజైన్ మృదువైన ఇంపెడెన్స్ పరివర్తనను గ్రహించగలదు, తద్వారా సర్క్యూట్ యొక్క రేడియేషన్ నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది. వాస్తవానికి, సర్క్యూట్ యొక్క ఏదైనా ఇంటర్‌ఫేస్‌లో రేడియేషన్ నష్టానికి దారితీసే ఇంపెడెన్స్ అసమతుల్యత అవకాశం ఉందని గ్రహించాలి. ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ దృక్కోణం నుండి, సాధారణంగా ఎక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీ, సర్క్యూట్ యొక్క రేడియేషన్ నష్టం ఎక్కువ.

రేడియేషన్ నష్టానికి సంబంధించిన సర్క్యూట్ పదార్థాల పారామితులు ప్రధానంగా విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం మరియు PCB మెటీరియల్ మందం. సర్క్యూట్ సబ్‌స్ట్రేట్ మందంగా ఉంటే, రేడియేషన్ నష్టాన్ని కలిగించే అవకాశం ఎక్కువ; PCB పదార్థం యొక్క తక్కువ εr, సర్క్యూట్ యొక్క రేడియేషన్ నష్టం ఎక్కువ. మెటీరియల్ లక్షణాలను సమగ్రంగా తూకం వేయడం, థిన్ సర్క్యూట్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ల ఉపయోగం తక్కువ εr సర్క్యూట్ మెటీరియల్స్ వల్ల కలిగే రేడియేషన్ నష్టాన్ని భర్తీ చేయడానికి ఒక మార్గంగా ఉపయోగించవచ్చు. సర్క్యూట్ రేడియేషన్ నష్టంపై సర్క్యూట్ సబ్‌స్ట్రేట్ మందం మరియు εr ప్రభావం ఎందుకంటే ఇది ఫ్రీక్వెన్సీ-ఆధారిత ఫంక్షన్. సర్క్యూట్ సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క మందం 20mil మించకుండా మరియు ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ 20GHz కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, సర్క్యూట్ యొక్క రేడియేషన్ నష్టం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. ఈ కథనంలోని చాలా సర్క్యూట్ మోడలింగ్ మరియు కొలత పౌనఃపున్యాలు 20GHz కంటే తక్కువగా ఉన్నందున, ఈ కథనంలోని చర్చ సర్క్యూట్ తాపనపై రేడియేషన్ నష్టం యొక్క ప్రభావాన్ని విస్మరిస్తుంది.

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

కొలిచిన మరియు అనుకరణ ఫలితాలు

మూర్తి 1లోని వక్రరేఖ కొలిచిన ఫలితాలు మరియు అనుకరణ ఫలితాలను కలిగి ఉంటుంది. రోజర్స్ కార్పొరేషన్ యొక్క MWI-2010 మైక్రోవేవ్ ఇంపెడెన్స్ లెక్కింపు సాఫ్ట్‌వేర్‌ని ఉపయోగించడం ద్వారా అనుకరణ ఫలితాలు పొందబడతాయి. MWI-2010 సాఫ్ట్‌వేర్ మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్ మోడలింగ్ రంగంలో క్లాసిక్ పేపర్‌లలోని విశ్లేషణాత్మక సమీకరణాలను కోట్ చేస్తుంది. మూర్తి 1లోని పరీక్ష డేటా వెక్టర్ నెట్‌వర్క్ ఎనలైజర్ యొక్క అవకలన పొడవు కొలత పద్ధతి ద్వారా పొందబడుతుంది. మొత్తం నష్ట వక్రరేఖ యొక్క అనుకరణ ఫలితాలు ప్రాథమికంగా కొలిచిన ఫలితాలకు అనుగుణంగా ఉన్నాయని అంజీర్ 1 నుండి చూడవచ్చు. సన్నగా ఉండే సర్క్యూట్ యొక్క కండక్టర్ నష్టం (ఎడమవైపు ఉన్న వక్రత 6.6 మిల్ మందానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది) మొత్తం చొప్పించే నష్టం యొక్క ప్రధాన భాగం అని ఫిగర్ నుండి చూడవచ్చు. సర్క్యూట్ మందం పెరిగేకొద్దీ (కుడివైపున ఉన్న వక్రరేఖకు సంబంధించిన మందం 10మిల్), విద్యుద్వాహక నష్టం మరియు కండక్టర్ నష్టం చేరువవుతాయి మరియు రెండూ కలిసి మొత్తం చొప్పించే నష్టాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.

ఫిగర్ 1లోని సిమ్యులేషన్ మోడల్ మరియు వాస్తవ సర్క్యూట్‌లో ఉపయోగించిన సర్క్యూట్ మెటీరియల్ పారామితులు: విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం 3.66, లాస్ ఫ్యాక్టర్ 0.0037, మరియు కాపర్ కండక్టర్ ఉపరితల కరుకుదనం 2.8 um RMS. అదే సర్క్యూట్ మెటీరియల్ కింద ఉన్న రాగి రేకు యొక్క ఉపరితల కరుకుదనం తగ్గినప్పుడు, ఫిగర్ 6.6లోని 10 మిల్ మరియు 1 మిల్ సర్క్యూట్‌ల కండక్టర్ నష్టం గణనీయంగా తగ్గుతుంది; అయినప్పటికీ, 20 మిల్ సర్క్యూట్‌పై ప్రభావం స్పష్టంగా లేదు. మూర్తి 2 విభిన్న కరుకుదనం కలిగిన రెండు సర్క్యూట్ మెటీరియల్‌ల పరీక్ష ఫలితాలను చూపుతుంది, అవి రోజర్స్ RO4350B™ అధిక కరుకుదనం కలిగిన ప్రామాణిక సర్క్యూట్ మెటీరియల్ మరియు తక్కువ కరుకుదనం కలిగిన రోజర్స్ RO4350B LoPro™ సర్క్యూట్ మెటీరియల్.

ఫిగర్ 1 మరియు ఫిగర్ 2లో చూపినట్లుగా, సర్క్యూట్ సబ్‌స్ట్రేట్ సన్నగా ఉంటే, సర్క్యూట్ యొక్క చొప్పించే నష్టం ఎక్కువ. దీని అర్థం సర్క్యూట్‌కు నిర్దిష్ట మొత్తంలో RF మైక్రోవేవ్ పవర్ అందించినప్పుడు, సన్నగా ఉండే సర్క్యూట్ మరింత వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. సర్క్యూట్ తాపన సమస్యను సమగ్రంగా పరిశీలిస్తే, ఒక వైపు, సన్నగా ఉండే సర్క్యూట్ అధిక శక్తి స్థాయిలలో మందపాటి సర్క్యూట్ కంటే ఎక్కువ వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అయితే మరోవైపు, సన్నగా ఉండే సర్క్యూట్ హీట్ సింక్ ద్వారా మరింత ప్రభావవంతమైన ఉష్ణ ప్రవాహాన్ని పొందగలదు. ఉష్ణోగ్రత సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంచండి.

సర్క్యూట్ యొక్క తాపన సమస్యను పరిష్కరించడానికి, ఆదర్శ సన్నని సర్క్యూట్ క్రింది లక్షణాలను కలిగి ఉండాలి: సర్క్యూట్ పదార్థం యొక్క తక్కువ నష్ట కారకం, మృదువైన రాగి సన్నని ఉపరితలం, తక్కువ εr మరియు అధిక ఉష్ణ వాహకత. అధిక εr యొక్క సర్క్యూట్ మెటీరియల్‌తో పోలిస్తే, తక్కువ εr పరిస్థితిలో పొందిన అదే ఇంపెడెన్స్ యొక్క కండక్టర్ వెడల్పు పెద్దదిగా ఉంటుంది, ఇది సర్క్యూట్ యొక్క కండక్టర్ నష్టాన్ని తగ్గించడానికి ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. సర్క్యూట్ హీట్ డిస్సిపేషన్ దృక్కోణం నుండి, చాలా అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ PCB సర్క్యూట్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లు కండక్టర్‌లకు సంబంధించి చాలా తక్కువ ఉష్ణ వాహకతను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, సర్క్యూట్ పదార్థాల యొక్క ఉష్ణ వాహకత ఇప్పటికీ చాలా ముఖ్యమైన పరామితి.

సర్క్యూట్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ల యొక్క ఉష్ణ వాహకత గురించి చాలా చర్చలు మునుపటి కథనాలలో వివరించబడ్డాయి మరియు ఈ కథనం మునుపటి కథనాల నుండి కొన్ని ఫలితాలు మరియు సమాచారాన్ని కోట్ చేస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఈ క్రింది సమీకరణం మరియు మూర్తి 3 PCB సర్క్యూట్ మెటీరియల్స్ యొక్క థర్మల్ పనితీరుకు సంబంధించిన కారకాలను అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడతాయి. సమీకరణంలో, k అనేది ఉష్ణ వాహకత (W/m/K), A అనేది ప్రాంతం, TH అనేది ఉష్ణ మూలం యొక్క ఉష్ణోగ్రత, TC అనేది చల్లని మూలం యొక్క ఉష్ణోగ్రత మరియు L అనేది ఉష్ణ మూలం మరియు మధ్య దూరం. చల్లని మూలం.