PCB-Neuigkeiten - Wie wählt man das Leiterplatten material des Stromteilers und Kopplers aus

Leistungsteiler und Kombinierer sind die am häufigsten verwendeten Hochfrequenzgeräte, und das Gleiche gilt für Koppler wie z. B. Richtkoppler. Diese Geräte werden zur Leistungsteilung, Kombination und Kopplung von Hochfrequenzenergie von der Antenne oder dem System verwendet, und die Verluste und Leckagen sind gering. Die Wahl der Leiterplatte ist ein Schlüsselfaktor, damit diese Geräte die erwartete Leistung erbringen. Bei der Entwicklung und Verarbeitung von Leistungsteilern/Kombinierern/Kopplern ist es hilfreich zu verstehen, wie die Eigenschaften der Leiterplattenmaterialien die endgültige Leistung dieser Geräte beeinflussen. Zu den Einschränkungen gehören Frequenzbereich, Arbeitsbandbreite und Leistungskapazität.

Für die Entwicklung von Leistungsteilern (und damit Kombinierern) und Kopplern werden viele verschiedene Schaltungen verwendet, die auch unterschiedliche Formen aufweisen.Der Leistungsteiler verfügt über einfache Zweikanal-Leistungsstellen und komplexe N-Kanal-Leistungsstellen, je nach den tatsächlichen Bedürfnissen des Systems.In den letzten Jahren wurden auch viele verschiedene Richtungskoppler und andere Arten von Kopplern entwickelt, darunter Wilkinson- und Widerstands-Leistungsteiler, Lange-Koppler und Quadratur-Hybrid-Stromsparbrücken.Es gibt sie in vielen verschiedenen Formen und Größen.Die Wahl des richtigen Leiterplattenmaterials bei diesen Schaltungsentwürfen trägt zur Erzielung der besten Leistung bei.

Diese verschiedenen Schaltungstypen beeinträchtigen die Struktur und Leistung des Entwurfs und helfen dem Entwickler bei der Auswahl der Platine für verschiedene Anwendungen.Der Wilkinson-Doppel-Leistungsteiler verwendet ein einziges Eingangssignal, um zwei Ausgangssignale mit gleicher Amplitude und Phase zu erzeugen.Es handelt sich dabei um eine „verlustfreie“ Schaltung, die so konzipiert ist, dass sie 3 dB (oder anders ausgedrückt) weniger als das ursprüngliche Signal liefert.Das Ausgangssignal ist die Hälfte des ursprünglichen Signals (die Ausgangsleistung jedes Anschlusses des Leistungsteilers nimmt mit zunehmender Anzahl der Ausgänge ab).Im Gegensatz dazu liefert der resistive doppelte Leistungsteiler ein Ausgangssignal, das 6 dB kleiner ist als das ursprüngliche Signal. Die zusätzliche Impedanz der einzelnen Zweige im ohmschen Leistungsteiler erhöht den Verlust, aber auch die Isolierung zwischen den beiden Signalen.

Wie bei vielen Leiterplattendesigns ist die Dielektrizitätskonstante (Dk) im Allgemeinen der Ausgangspunkt für die Auswahl verschiedener Leiterplattenmaterialien, und die Designer von Leistungsteilern/Leistungskombinatoren neigen im Allgemeinen dazu, Schaltungsmaterialien mit hoher Dielektrizitätskonstante (Dk) zu verwenden, weil diese Materialien eine effektive elektromagnetische Kopplung in kleineren Schaltungen als Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante bieten können.Bei Schaltkreisen mit hoher Dielektrizitätskonstante gibt es ein Problem: Die Dielektrizitätskonstante in der Leiterplatte ist anisotrop, d. h. die Werte der Dielektrizitätskonstanten der Leiterplatten sind in x-, y- und z-Richtung unterschiedlich.Wenn die Dielektrizitätskonstante in der gleichen Richtung stark variiert, ist es auch schwierig, eine Übertragungsleitung mit einheitlicher Impedanz zu erhalten.

Die Beibehaltung der Impedanzinvarianz ist bei der Realisierung der Eigenschaften des Leistungsteilers/Kombinators sehr wichtig.Die Änderung der Dielektrizitätskonstante (Impedanz) führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung der elektromagnetischen Energie und Leistung.Glücklicherweise gibt es handelsübliche Leiterplattenmaterialien mit hervorragender Isotropie, die für diese Schaltungen verwendet werden können, wie z. B. TMM 10i-Schaltungsmaterialien. Diese Materialien haben eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante von 9,8, die in den drei Koordinatenachsenrichtungen auf einem Niveau von 9,8 +/- 0,245 gehalten wird (gemessen bei 10 GHz). Dies kann auch so verstanden werden, dass in den Übertragungsleitungen des Leistungsteilers/Kombinators und des Kopplers einheitliche Impedanzeigenschaften die Verteilung der elektromagnetischen Energie im Gerät konstant und messbar machen können. Bei Leiterplatten materialien mit höherer Dielektrizitätskonstante hat das TMM 13i-Laminat eine Dielektrizitätskonstante von 12,85, und die Abweichung in den drei Achsen liegt innerhalb von +/- 0.35 (10 GHz).

Von Kurs, wenn Design Leistung Trenners/Leistung Kombinatoren und Kupplungen, konstant dielektrisch konstant und Impedanz Eigenschaften are nur eine von die LeiterplattenMaterial Parameter dass Bedarf to be in Betracht gezogen. Wann Design a Leistung Splitter/Kombinator or Kupplung Schaltung, Minimierung Einfügen Verlust is normalerweise an wichtig Ziel. Idealerweise, a dual Wilkinson Leistung Splitter kann Bereitstellung zwei Ausgabe Ports -3dB or Die Hälfte von die Eingabe elektromagnetisch Energie. In Tatsache, jede Leistung Splitter/Kombinator (und coupler) Schaltung wird haben a bestimmte Einfügen Verlust, die normalerweise hängt ab on die Frequenz (wenn die Frequenz Erhöhungen, die Verlust auch Erhöhungen), so für a Leistung Splitter/combiner In Bedingungen von Design, die Wahl von Leiterplatten Material needs to Erwägen wie to Steuerung, so dass die Einfügen Verlust von die Schaltung is minimiert.

Bei passiven Hochfrequenzgeräten wie Leistungsteilern/-kombinierern oder Kopplern ist die Einfügungsdämpfung die Summe vieler Verluste, einschließlich dielektrischer Verluste, Leiterverluste, Strahlungsverluste und Streuverluste.Einige dieser Verluste können durch eine sorgfältige Schaltungsauslegung kontrolliert werden.Sie können auch von den Eigenschaften des Leiterplattenmaterials abhängen und lassen sich durch eine vernünftige Auswahl des Leiterplatten materials minimieren.Impedanzfehlanpassungen (d. h. Stehwellenverluste) können Verluste verursachen, die jedoch durch die Wahl eines Leiterplatten materials mit konstanter Dielektrizitätskonstante verringert werden können.

Die Minimierung von Verlusten ist bei der Entwicklung von Hochleistungsverteilern/-kombinierern und -kopplern von entscheidender Bedeutung,da Verluste bei hoher Leistung in Wärme umgewandelt und in den Geräten und Leiterplatten materialien abgeleitet werden,und die Wärme das Dielektrikum des Materials beeinträchtigt.Der konstante Wert (und der Impedanzwert) hat eine Auswirkung.

Kurz gesagt,beim Entwurf und der Verarbeitung von Hochfrequenz-Leistungsverteilern/-kombinierern und -kopplern sollte die Auswahl der Leiterplattenmaterialien auf vielen verschiedenen wichtigen Materialeigenschaften basieren, einschließlich des Wertes der Dielektrizitätskonstante, der Kontinuität der Dielektrizitätskonstante im Material und Umgebungsfaktoren wie Temperatur, Reduzierung des Materialverlustes, einschließlich dielektrischem Verlust, Leiterverlust und Leistungskapazität.Die Auswahl von PCB-Materialien für bestimmte Anwendungen trägt zum erfolgreichen Design von Hochfrequenz-Leistungsverteilern/-kombinierern oder -kopplern bei.