СВЧ технология - Выберите материал подходящей платы для уменьшения размеров радиочастотной схемы

ChooSing the right плата цепи материал to reduce the size of the RF circuit

With the increasing demand for mobility and portability of electronic devices, the miniaturization of circuits is becoming more and more important. до начала проектирования электроники, выбрать подходящий плата цепи material will help проектировать smaller RF and микроволновая плата. диапазон заданных частот, использование плата цепи material with a higher dielectric constant (Dk) usually makes the design size and structure of the circuit smaller. Однако, the use of plates with a higher Dk value will increase the insertion loss of the circuit and may also reduce the performance of other aspects of the circuit. одновременно, the Dk value of the плата цепи материал также влияет на индикаторный параметр цепи, such as radiation loss, дисперсия, coupling, и так далее.

для заданной частоты длина волны в диэлектрике будет уменьшаться по мере увеличения материала платы Dk, что приведет к тому, что размеры схем, разработанных на пластинах с более высоким значением Dk, будут меньше, чем размеры схем, разработанных на схемах с низким значением Dk. Кроме того, материал платы с более высоким значением Dk также снижает фазовую скорость прохождения электромагнитных волн (ЭМ) через эти материалы. материал платы Dk обычно измеряется под 10GHz в направлении z оси материала (т.е. в направлении толщины). значения z осей Dk для материалов на коммерческих схемах могут достигать 10 (или выше) или менее 2 (по сравнению с воздушным пространством Dk равно 1). Однако объективно, как правило, значение Dk составляет 6 или более и может рассматриваться как пластина с высокой диэлектрической проницаемостью.

The transmission line made of плата цепи чем ниже значение Dk, тем быстрее фазы материала. For the miniaturization of phase-sensitive circuits (such as phased array antennas), the influence of Dk must be considered. Кроме того, a плата цепи материалы с более высоким значением Dk демонстрируют большую дисперсность, чем a плата цепи материал с низким значением Dk. материал платы с более высоким значением dk обычно используется для направленный ответвитель и других схем, требующих более высокого коэффициента связи.

As far as Dk is concerned, плата цепи материал обычно анизотропный. Хотя значения Dk для материалов на трех осях различны, people are usually used to compare them based on the Dk value of the material in the z-axis direction. материал с более высоким значением Dk, разница dk между z - осей цепи и x - y - плоскостью обычно больше, чем материал с низким значением dk. значения Dk во всех трех измерениях модели плата цепи material will jointly determine the performance of the transmission line (such as the microstrip line) made on the material. для многих высокочастотная плата , it is usually not necessary to consider the anisotropy of the плата цепи материал Dk, but anisotropy does bring some potential unknown problems, Особенно, если значение dk на xy плоскости сильно отличается от значения dk на z - оси. Это расхождение может привести к неожиданным проблемам в контурах с граничной и параллельной связью, Потому что высота связи зависит от значения Dk на x - y плоскости.

при попытке миниатюризировать цепь, самый простой способ свести к минимуму толщину покрытия плата цепи material, but the thickness of the плата цепи материал может повлиять на качество высокочастотных схем. Хотя потери излучения в высокочастотных схемах увеличиваются с увеличением частоты, толстеть плата цепи materials will also exhibit higher radiation losses than thinner плата цепи материалы с одинаковыми Dk - значениями. схема и дизайн заданной схемы, выбор Dk также влияет на размер потери радиации, because the radiation loss of the плата цепи материалы с более высоким содержанием Dk ниже плата цепи material with a lower Dk value.

для схем, которые могут вызвать резонансные или хаотические помехи (например, между схемами в многослойной PCB), полезно использовать более тонкую схемную пластину. степень резонансного рассеяния обычно зависит от типа линии передачи в цепи. например, микрополосные линии передачи, как правило, более подвержены резонансу и распространению, чем другие типы радиочастотных / микроволновых линий (например, полосовые, пересекающиеся волноводы). более тонкие материалы платы помогают уменьшить размеры PCB при одновременном ограничении радиационных потерь и распространения линии передачи, таких, как резонанс и интермодуляция. общий инженерный опыт заключается в использовании материала из пластин с более тонкой схемой, чем четверть волны максимальной рабочей частоты цепи. Однако более безопасным способом является выбор материала платы толщиной менее одной восьмой волны максимальной рабочей частоты.

The line width of a transmission line (such as a microstrip line) will depend on the thickness of the плата цепи material (such as a circuit laminate or prepreg material). Circuits with thicker substrates will widen the conductor width, можно уменьшить потери проводника и вставить в схему. Однако, in this case, могут возникнуть проблемы с распространением электромагнитных волн. для выбора плата цепи material suitable for высокочастотная пластина design, usually the conductor width should also be less than one-eighth wavelength of the highest operating frequency. мир Dk плата цепи material plays an important role in determining the width of the transmission line conductor, Потому что провода такого же размера сконструированы на высоких DK плата цепи material has a lower impedance than the same circuit on the low-Dk material. поэтому, in order to keep the circuit with a characteristic impedance of 50Ω, схема спроектирована на компьютере плата цепи material with a higher Dk value will be narrower.

разумный выбор

при проектировании схем с различными значениями dk необходимо учитывать много компромиссов. использование материалов с высоким DC - покрытием не только может уменьшить размер схемы, но и может быть обеспечено за счет сочетания материалов с высоким DC и низким DC - платами, что позволит уменьшить ее высокую производительность. например, полосовой фильтр, состоящий из резонансных элементов, размер которого зависит от материала платы Dk. в связи с расстоянием между элементами фильтра устанавливается прочность связи в цепи, на которую влияет материал платы Dk. материалы для платы с высоким Dk обеспечивают более высокую связь и позволяют увеличить пространство между ячейками резонанса фильтра.

In order to verify the advantages of using плата цепи materials with different Dk values (combining materials with different Dk values into a composite component), a band-pass filter was designed on the composite material of high Dk and low Dk плата цепиs. The high-Dk material used in this filter is RT/Durude 6010.Dk значение 10 - 2LM.7; and the low-Dk material used is 2929 prepreg with a Dk value of 2.9. Both materials are from Rogers Corporation . С тех пор плата цепи materials with different Dk values will bring differences in circuit performance, Необходимо моделирование с помощью вычислительной машины для определения требуемого соотношения толщины двух различных материалов путем моделирования. Этот метод моделирования может помочь нам создать идеальный композиционный фильтр. The experimental results show that the size of the filter designed by composite materials not only maintains the size on a single high-Dk material, также улучшились электрические свойства. . For example, значительное понижение резонанса высоких гармоник, значительно улучшилось также заградительное свойство фильтра. Studies have shown that by using more than one плата цепи материал в цепи, миниатюризация схем обычно возможна без самопожертвования характеристиками.