Kapag ang high frequency/microwave radio frequency signal ay ipinasok sa PCB circuit, ang pagkawala na dulot ng circuit mismo at ang materyal ng circuit ay hindi maaaring hindi makabuo ng isang tiyak na halaga ng init. Kung mas malaki ang pagkawala, mas mataas ang kapangyarihan na dumadaan sa materyal ng PCB, at mas malaki ang init na nabuo. Kapag ang operating temperatura ng circuit ay lumampas sa na-rate na halaga, ang circuit ay maaaring magdulot ng ilang mga problema. Halimbawa, ang karaniwang operating parameter na MOT, na kilala sa mga PCB, ay ang pinakamataas na temperatura ng pagpapatakbo. Kapag ang operating temperatura ay lumampas sa MOT, ang pagganap at pagiging maaasahan ng PCB circuit ay nanganganib. Sa pamamagitan ng kumbinasyon ng electromagnetic modeling at experimental measurements, ang pag-unawa sa mga thermal na katangian ng RF microwave PCB ay makakatulong na maiwasan ang pagkasira ng performance ng circuit at pagkasira ng reliability na dulot ng mataas na temperatura.

Ang pag-unawa kung paano nangyayari ang pagkawala ng insertion sa mga materyales ng circuit ay nakakatulong upang mas mahusay na mailarawan ang mahahalagang salik na nauugnay sa thermal performance ng mga high-frequency na PCB circuit. Ang artikulong ito ay kukuha ng microstrip transmission line circuit bilang isang halimbawa upang talakayin ang mga trade-off na nauugnay sa thermal performance ng circuit. Sa isang microstrip circuit na may double-sided na istraktura ng PCB, ang mga pagkalugi ay kinabibilangan ng dielectric loss, conductor loss, radiation loss, at leakage loss. Malaki ang pagkakaiba sa pagitan ng iba’t ibang bahagi ng pagkawala. Sa ilang mga pagbubukod, ang pagkawala ng pagtagas ng mga high-frequency na PCB circuit ay karaniwang napakababa. Sa artikulong ito, dahil ang halaga ng pagkawala ng pagtagas ay napakababa, ito ay hindi papansinin sa ngayon.

Pagkawala ng radiation

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.

Ang mga parameter ng mga materyales sa circuit na may kaugnayan sa pagkawala ng radiation ay pangunahing dielectric na pare-pareho at kapal ng materyal ng PCB. Ang mas makapal ang circuit substrate, mas malaki ang posibilidad na magdulot ng pagkawala ng radiation; mas mababa ang εr ng materyal na PCB, mas malaki ang pagkawala ng radiation ng circuit. Ang komprehensibong pagtimbang ng mga katangian ng materyal, ang paggamit ng manipis na mga substrate ng circuit ay maaaring gamitin bilang isang paraan upang mabawi ang pagkawala ng radiation na dulot ng mababang εr circuit na materyales. Ang impluwensya ng kapal ng substrate ng circuit at εr sa pagkawala ng radiation ng circuit ay dahil ito ay isang function na umaasa sa dalas. Kapag ang kapal ng circuit substrate ay hindi lalampas sa 20mil at ang operating frequency ay mas mababa sa 20GHz, ang pagkawala ng radiation ng circuit ay napakababa. Dahil ang karamihan sa pagmomodelo ng circuit at mga frequency ng pagsukat sa artikulong ito ay mas mababa sa 20GHz, babalewalain ng talakayan sa artikulong ito ang impluwensya ng pagkawala ng radiation sa pag-init ng circuit.

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.

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.

Upang malutas ang problema sa pag-init ng circuit, ang perpektong manipis na circuit ay dapat magkaroon ng mga sumusunod na katangian: mababang pagkawala ng kadahilanan ng materyal ng circuit, makinis na tanso na manipis na ibabaw, mababang εr at mataas na thermal conductivity. Kung ikukumpara sa materyal ng circuit ng mataas na εr, ang lapad ng konduktor ng parehong impedance na nakuha sa ilalim ng kondisyon ng mababang εr ay maaaring mas malaki, na kapaki-pakinabang upang mabawasan ang pagkawala ng konduktor ng circuit. Mula sa pananaw ng pagwawaldas ng init ng circuit, bagaman ang karamihan sa mga high-frequency na PCB circuit substrate ay may napakahirap na thermal conductivity na may kaugnayan sa mga conductor, ang thermal conductivity ng mga materyales sa circuit ay isang napakahalagang parameter.

Maraming mga talakayan tungkol sa thermal conductivity ng mga substrate ng circuit ay na-elaborate sa mga naunang artikulo, at ang artikulong ito ay magbabanggit ng ilang mga resulta at impormasyon mula sa mga naunang artikulo. Halimbawa, ang sumusunod na equation at Figure 3 ay nakakatulong upang maunawaan ang mga salik na nauugnay sa thermal performance ng mga materyales ng PCB circuit. Sa equation, ang k ay ang thermal conductivity (W/m/K), ang A ay ang lugar, ang TH ay ang temperatura ng pinagmumulan ng init, ang TC ay ang temperatura ng malamig na pinagmumulan, at ang L ay ang distansya sa pagitan ng pinagmumulan ng init at ang malamig na pinagmulan.