마이크로웨이브 기술 - 고주파 부품 전력 분배기와 결합기의 PCB를 선택하는 방법

고주파 부품 전력 분배기와 결합기의 PCB를 선택하는 방법

전력 분배기와 조합기는 가장 자주 사용되고 가장 흔히 볼 수 있는 고주파 장치이며, 방향성 결합기와 같은 결합기도 마찬가지이다.이러한 장치는 안테나 또는 시스템의 고주파 에너지의 전력 분배, 조합 및 결합에 사용되며 손실과 누출이 적습니다.PCB 보드의 선택은 이러한 장치가 예상되는 성능을 달성하는 데 중요한 요소입니다.전력 분배기/조립기/결합기를 설계하고 처리할 때 PCB 재료의 특성이 이러한 장치의 최종 성능에 어떻게 영향을 미치는지 이해하는 것이 좋습니다.제한에는 주파수 범위, 작업 대역폭 및 전력 용량이 포함됩니다.

많은 다른 회로는 전력 분배기 (반대로, 조합기) 와 결합기를 설계하는 데 사용되며, 그것들은 여러 가지 다른 형식을 가지고 있다.시스템의 실제 수요에 따라 전력 분배기는 간단한 이중 채널 전력 점과 복잡한 N 채널 전력 점을 가지고 있다.최근 몇 년 동안 Wilkinson 및 저항 전력 분배기, Lange 결합기 및 직교 혼합 에너지 절약 브리지를 포함한 다양한 방향성 결합기 및 기타 유형의 결합기가 개발되었습니다.그것들은 많은 다른 형식과 크기가 있다.이러한 회로 설계에서 적합한 PCB 소재를 선택하면 최적의 성능을 낼 수 있습니다.

이러한 서로 다른 회로 유형은 설계의 구조와 성능에 영향을 주어 설계자가 서로 다른 응용 프로그램의 회로 기판을 선택하도록 도와줍니다.윌킨슨 듀얼 파워 분배기는 단일 입력 신호를 사용하여 동일한 폭과 위상의 듀얼 출력 신호를 제공합니다.원본 신호보다 3dB (또는 다시 말해서) 낮은 신호를 제공하기 위해 사실상"무손상"전로입니다.은 원래 신호의 절반입니다.) 출력 신호 (출력 분배기의 각 포트의 출력은 출력 포트 수가 증가함에 따라 감소합니다.)반면 저항 이중 전력 분배기는 원시 신호보다 6dB 작은 출력 신호를 제공한다.저항 전력 분배기에서 각 브랜치의 추가 저항은 손실을 증가시켰지만 두 신호 사이의 격리도 증가시켰다.

많은 회로 설계와 마찬가지로, Dk는 일반적으로 다른 PCB 재료를 선택하는 시작점이며, 전력 분배기/전력 조합기의 설계자들은 일반적으로 낮은 크기의 회로에서 효과적인 전자기 결합을 제공하기 때문에 높은 개전 상수의 회로 재료를 사용하는 경향이 있습니다.높은 개전 상수 회로에는 회로 기판의 개전 상수가 각 방향 이성이거나 회로 기판의 개전 상수가 x, y, z 방향에서 다르다는 문제가 있습니다.개전 상수가 같은 방향에서 많이 변할 때도 균일한 저항을 가진 전송선을 얻기 어렵다.

전력 분배기/조합기의 특성을 실현할 때 임피던스의 불변성을 유지하는 것이 매우 중요하다.개전 상수 (임피던스) 의 변화는 전자기 에너지와 출력의 고르지 않은 분포를 초래할 것이다.다행히도 TMM 10i 회로 재료와 같은 이러한 회로에 사용할 수있는 뛰어난 각방향 동성을 가진 상업용 PCB 재료가 있습니다.이러한 재료는 상대적으로 높은 개전 상수 9.8을 가지고 있으며 세 좌표축 방향에서 9.8+/-0.245의 수평(10GHz에서 측정)을 유지합니다.이것은 또한 전력 분배기/조합기와 결합기의 전송선에서 균일한 임피던스 특성이 장치의 전자기 에너지 분포를 일정하게 하고 측정할 수 있게 한다는 것을 이해할 수 있다.높은 개전 상수의 PCB 재료의 경우 TMM 13i 레이어 전압판의 개전 상수는 12.85이며 세 축의 변화는 +/-0.35(10GHz) 범위입니다.

물론 전력 분배기/전력 조합기와 결합기를 설계할 때 고정된 개전 상수와 임피던스 특성은 고려해야 할 PCB 재료 매개변수 중 하나일 뿐이다.일반적으로 전력 분배기/조합기 또는 결합기 회로를 설계할 때 삽입 손실을 최소화하는 것이 중요한 목표입니다.이상적으로 듀얼 윌킨슨 전력 분배기는 두 개의 출력 포트-3dB 또는 절반의 입력 전자기 에너지를 제공할 수 있다.사실, 각 전력 분배기/조합기 (및 결합기) 회로는 주파수 (주파수가 증가하면 손실도 증가) 에 따라 일정한 삽입 손실이 발생하기 때문에 전력 분배기/결합기의 경우 설계에 있어서 PCB 재료의 선택은 회로의 삽입 손실을 최소화하기 위해 어떻게 제어할 것인가를 고려해야 한다.

전력 분배기/조합기 또는 결합기 등 무원 고주파 설비에서 삽입 손실은 사실상 많은 손실의 총체이며, 매개 전기 손실, 도체 손실, 복사 손실과 누출 손실을 포함한다.그 중 일부 손실은 세밀한 회로 설계를 통해 제어할 수 있다.또한 PCB 재료의 특성에 따라 달라질 수 있으며 PCB 재료를 합리적으로 선택하여 최소화할 수 있습니다.임피던스 디버깅 (즉, 주파비 손실) 은 손실을 초래할 수 있지만 고정 개전 상수를 가진 PCB 재료를 선택하여 줄일 수 있습니다.

고출력 전력 분배기/조합기와 결합기를 설계할 때 손실을 최대한 줄이는 것이 매우 중요하다. 고출력 손실에서 손실은 열로 전환되고 부품과 PCB 재료에서 사라지기 때문에 열은 재료의 개전 성능에 영향을 줄 수 있다.상수 값 (및 임피던스 값) 이 영향을 미칩니다.

간단히 말해서, PCB 재료의 선택은 고주파 전력 분배기/콤비네이터와 결합기를 설계하고 가공할 때 개전 상수의 값, 재료 중개 전기 상수의 연속성 및 온도와 같은 환경 요소를 포함한 여러 가지 핵심 재료 특성에 기반해야합니다. 재료 손실을 줄이는 것은 개전 손실을 포함합니다.도체 손실과 전력 용량.특정 애플리케이션에 대해 PCB 소재를 선택하면 고주파 전력 분배기/콤보 또는 커플러를 성공적으로 설계할 수 있습니다.