Berita PCB - Pilih bahan PCB untuk aplikasi kuasa tinggi RF

Walaupun beberapa aplikasi PCB berkuasa tinggi adalah bebas dari stesen asas, kebanyakan aplikasi PCB berkuasa tinggi berkaitan dengan amplifier kuasa stesen asas. Apabila merancang aplikasi RF kuasa tinggi, banyak aspek perlu dipertimbangkan. Artikel ini fokus pada aplikasi penyembah tenaga stesen asas berdasarkan PCB, tetapi konsep asas yang dibincangkan di sini juga berlaku untuk aplikasi tenaga tinggi lain.

Kebanyakan aplikasi RF kuasa tinggi mempunyai masalah pengurusan panas, dan beberapa hubungan asas perlu dianggap berjaya dengan baik dalam pengurusan panas. Contohnya, apabila kuasa isyarat dimasukkan ke dalam sirkuit, sirkuit dengan kehilangan yang lebih tinggi akan menghasilkan panas yang lebih tinggi; Yang lain berkaitan dengan frekuensi. Semakin tinggi frekuensi, semakin panas akan dijana. Selain itu, peningkatan panas dalam mana-mana bahan dielektrik akan menyebabkan perubahan bahan dielektrik DK (konstan dielektrik), iaitu, koeficien suhu konstan dielektrik (tcdk). Perubahan kehilangan membawa perubahan suhu sirkuit, dan perubahan suhu membawa perubahan DK. Perubahan DK ini disebabkan oleh tcdk akan mempengaruhi prestasi sirkuit RF dan mungkin mempengaruhi aplikasi sistem.

Untuk hubungan kehilangan panas, berbagai jenis bahan dan ciri-ciri PCB yang sepadan boleh dianggap. Kadang-kadang, apabila para desainer memilih bahan kehilangan rendah untuk Aplikasi PCB, mereka mungkin hanya mempertimbangkan faktor penyebaran (DF atau tangen kehilangan). DF hanya kehilangan dielektrik bahan, tetapi akan ada kehilangan lain dalam litar. Jumlah kerugian sirkuit berkaitan dengan prestasi RF adalah kerugian penyisihan, yang terdiri dari empat kerugian, iaitu jumlah kerugian dielektrik, kerugian konduktor, kerugian radiasi dan kerugian bocor.

Rangkaian menggunakan bahan kehilangan yang sangat rendah dengan DF 0.002 dan foil tembaga yang sangat licin akan mempunyai kehilangan penyisihan yang relatif rendah. Namun, jika sirkuit yang sama dengan bahan kehilangan rendah yang sama masih digunakan, tetapi tembaga elektrolitik (ED) dengan kasar besar digunakan selain tembaga licin, kehilangan penyisihan akan meningkat secara signifikan.

Kekerasan permukaan foil tembaga akan mempengaruhi kehilangan konduktor sirkuit. Seharusnya jelas bahawa kelabuan permukaan yang berkaitan dengan kehilangan adalah kelabuan permukaan foil tembaga di antaramuka dielektrik tembaga apabila memproses laminat. Selain itu, jika medium yang digunakan dalam sirkuit adalah tipis, permukaan foil tembaga akan lebih dekat. Pada masa ini, kelajuan permukaan foil tembaga akan mempunyai kesan yang lebih besar pada kerugian penyisihan daripada medium relatif tebal.

Untuk aplikasi RF kuasa tinggi, pengurusan panas biasanya adalah masalah umum, dan lebih bermanfaat memilih laminat dengan DF rendah dan foil tembaga licin. Selain itu, biasanya bijak untuk memilih laminat dengan konduktiviti panas tinggi. konduktiviti panas tinggi akan membantu dan secara efektif memindahkan panas dari sirkuit ke radiator.

Hubungan panas frekuensi menunjukkan bahawa menganggap kuasa RF yang sama pada kedua-dua frekuensi, lebih panas akan dijana semasa frekuensi meningkat. Mengambil beberapa eksperimen pengurusan panas dilakukan oleh Rogers sebagai contoh, ia ditemukan bahawa naik panas garis transmisi microstrip yang dimuatkan dengan kuasa 80W RF pada frekuensi 3.6 GHz adalah kira-kira 50 ° C. Apabila litar yang sama diuji dengan kuasa 80W pada 6.1 GHz, naik panas adalah kira-kira 80 ° C.

Ada banyak sebab kenapa suhu meningkat dengan meningkat frekuensi. Satu sebab ialah DF bahan akan meningkat dengan meningkat frekuensi, yang akan menyebabkan kehilangan lebih dielektrik dan akhirnya meningkat kehilangan penyisihan dan panas. Masalah lain ialah kehilangan konduktor meningkat dengan meningkat frekuensi. Tingkat kehilangan konduktor hampir disebabkan kekurangan kedalaman kulit dengan meningkat frekuensi. Selain itu, dengan meningkat frekuensi, medan elektrik akan lebih padat, dan akan ada lebih padat kuasa dalam kawasan tertentu sirkuit, yang juga akan meningkat panas.

Akhirnya, tcdk bahan telah disebut banyak kali dalam artikel ini. Ia adalah ciri-ciri bahan-bahan yang DK berubah dengan suhu, dan ia adalah ciri-ciri bahan yang sering diabaikan. Untuk sirkuit penyampai kuasa, garis panjang gelombang 1 / 4 digunakan dalam rangkaian yang sepadan, yang sangat sensitif kepada perubahan DK. Apabila DK berubah besar, persamaan panjang gelombang 1/4 akan berubah, yang menyebabkan perubahan efisiensi penyampai kuasa, yang sangat tidak diinginkan.

Sebagai kesimpulan, apabila memilih bahan-bahan frekuensi tinggi untuk aplikasi PCB RF kuasa tinggi, bahan-bahan sepatutnya mempunyai DF rendah, foil tembaga relatif licin, konduktiviti panas tinggi dan tcdk rendah. Banyak perdagangan perlu dibuat apabila mempertimbangkan ciri-ciri bahan ini dan keperluan penggunaan akhir. Oleh itu, ia sentiasa bijak bagi desainer untuk menghubungi penyedia bahan mereka apabila memilih bahan untuk aplikasi RF kuasa tinggi.