Noticias de PCB - Selección de materiales de placas de circuito PCB para aplicaciones de alta potencia de radiofrecuencia

Aunque hay algunas aplicaciones de placas de circuito de PCB de alta potencia que no tienen nada que ver con la estación base, la mayoría de las aplicaciones de placas de circuito de PCB de alta potencia están relacionadas con el amplificador de potencia de la estación base. Al diseñar esta aplicación de radiofrecuencia de alta potencia, hay que tener en cuenta una variedad de factores. Este artículo se centra en la aplicación del amplificador de potencia de la Estación base basado en la placa de circuito pcb, pero los conceptos básicos discutidos aquí también son aplicables a otras aplicaciones de alta potencia.

La mayoría de las aplicaciones de radiofrecuencia de alta potencia tienen problemas de gestión térmica, y una buena gestión térmica requiere considerar algunas relaciones básicas. Por ejemplo, la relación con la pérdida, cuando la Potencia de la señal de entrada está en el circuito, cuanto mayor es la pérdida del circuito, mayor es el calor generado; El otro está relacionado con la frecuencia, cuanto mayor sea la frecuencia, más calor se producirá. Además, el aumento del calor en cualquier material dieléctrico provocará cambios en el DK (constante dieléctrica) del material dieléctrico, es decir, el coeficiente de temperatura de la constante dieléctrica (tcdk). Debido a los cambios de pérdida que provocan cambios de temperatura en el circuito, los cambios de temperatura provocan cambios de dk. este cambio de DK causado por tcdk afectará el rendimiento del Circuito de radiofrecuencia y puede afectar a la aplicación del sistema.

Para la relación de pérdida de calor, se pueden considerar varios materiales diferentes y las características de PCB correspondientes. A veces, cuando los diseñadores eligen materiales de baja pérdida para aplicaciones de placas de pcb, solo pueden considerar el factor de pérdida (df o Corte de ángulo de pérdida). DF es solo una pérdida dieléctrica del material, pero hay otras pérdidas en el circuito. La pérdida total del circuito relacionada con el rendimiento de radiofrecuencia es la pérdida de inserción. La pérdida de inserción se compone de cuatro pérdidas, a saber, la suma de la pérdida dieléctrica, la pérdida del conductor, la pérdida de radiación y la pérdida de fuga.

Los circuitos que utilicen un material de pérdida extremadamente baja con un DF de 0002 y una lámina de cobre muy Lisa tendrán una pérdida de inserción relativamente baja. Sin embargo, si se sigue utilizando el mismo Circuito con el mismo material de baja pérdida, pero se utiliza Cobre electrolítico (ed) con mayor rugosidad en lugar de cobre liso, la pérdida de inserción aumentará significativamente.

La rugosidad de la superficie de la lámina de cobre afectará la pérdida del conductor del circuito. Lo que debe quedar claro es que la rugosidad de la superficie relacionada con la pérdida es la rugosidad de la superficie de la lámina de cobre en la interfaz cobre - dieléctrico al procesar el laminado de pcb. Además, si el medio utilizado en el circuito es más delgado, la superficie de la lámina de cobre será más estrecha. En este momento, la rugosidad superficial de la lámina de cobre tendrá un mayor impacto en la pérdida de inserción que el medio relativamente grueso.

Para las aplicaciones de radiofrecuencia de alta potencia, la gestión térmica suele ser un problema común, y es más ventajoso elegir laminados de baja DF y lámina de cobre lisa. Además, suele ser prudente elegir laminados con alta conductividad térmica. La Alta conductividad térmica ayudará a transferir eficazmente el calor del Circuito al disipador de calor.

La relación frecuencia - calor muestra que suponiendo que la Potencia de radiofrecuencia de las dos frecuencias sea la misma, cuando la frecuencia aumenta, se produce más calor. Tomando como ejemplo algunos experimentos de gestión térmica realizados por rogers, se encontró que el aumento de calor de la línea de transmisión de MICROSTRIP con una potencia de radiofrecuencia de 80w cargada a 3,6 GHz fue de aproximadamente 50 ° c. Cuando se prueba el mismo Circuito con una potencia de 80w a una frecuencia de 6,1 ghz, el aumento de calor es de aproximadamente 80 ° c.

Hay muchas razones por las que la temperatura aumenta con el aumento de la frecuencia. Una de las razones es que el DF del material aumenta a medida que aumenta la frecuencia, lo que provocará más pérdidas dieléctrico y, en última instancia, un aumento de la pérdida de inserción y el calor. Otro problema es que la pérdida del conductor aumenta con el aumento de la frecuencia. El aumento de la pérdida de conductores se debe casi a la disminución de la profundidad de la piel con el aumento de la frecuencia. Además, a medida que aumente la frecuencia, el campo eléctrico se volverá más denso y el área dada del circuito tendrá una mayor densidad de potencia, lo que también aumentará el calor.

Finalmente, el tcdk del material se menciona muchas veces en este artículo. Esta es una característica inherente del material DK que cambia con la temperatura, y también es una característica del material que a menudo se ignora. Para los circuitos de amplificación de potencia, hay una cuarta ola de líneas de longitud en el diseño de las redes de emparejamiento, que son muy sensibles a las fluctuaciones de dk. Cuando el DK cambia significativamente, la coincidencia de longitud de onda de 1 / 4 se desviará, lo que provocará un cambio en la eficiencia del amplificador de potencia, lo cual es muy insatisfactorio.

En resumen, al seleccionar materiales de alta frecuencia para aplicaciones de placas de circuito de radiofrecuencia de alta potencia, los materiales deben tener baja df, lámina de cobre relativamente lisa, alta conductividad térmica y baja tcdk. Hay que hacer muchas ponderaciones al considerar las características de estos materiales y los requisitos de uso final. Por lo tanto, al seleccionar materiales para aplicaciones de radiofrecuencia de alta potencia, siempre es prudente que los diseñadores se pongan en contacto con los proveedores de materiales.