Новости PCB - Выбор материала PCB для высокомощных радиочастотных приложений

В то время как некоторые высокомощные PCB - приложения независимы от базовых станций, большинство высокомощных PCB - приложений связаны с усилителями мощности базовых станций. При проектировании этого мощного радиочастотного приложения необходимо учитывать многие аспекты. В этой статье основное внимание уделяется применению усилителей мощности базовых станций на основе PCB, но основные концепции, обсуждаемые здесь, также применимы к другим высокомощным приложениям.

Большинство мощных радиочастотных приложений имеют проблемы с тепловым управлением и должны учитывать некоторые основные отношения, чтобы сделать тепловое управление. Например, когда мощность сигнала поступает в схему, схема с более высокими потерями производит более высокое тепло; Другой связан с частотой. Чем выше частота, тем больше тепла генерируется. Кроме того, увеличение тепла в любом диэлектрическом материале приводит к изменению DK диэлектрического материала (диэлектрическая константа), то есть температурного коэффициента диэлектрической константы (tcdk). Изменение потерь приводит к изменению температуры схемы, изменение температуры приводит к изменению DK. Изменение DK, вызванное tcdk, влияет на производительность схемы RF и может повлиять на применение системы.

Для соотношения тепловых потерь можно рассмотреть различные материалы и соответствующие свойства ПХД. Иногда, когда дизайнеры выбирают материал с низким уровнем потерь для приложений PCB, они могут учитывать только фактор потерь (DF или угловой тангенс потерь). DF - это просто диэлектрические потери материала, но есть и другие потери в цепи. Общие потери цепи, связанные с радиочастотными характеристиками, представляют собой потери вставки, состоящие из четырех потерь, а именно диэлектрических потерь, потерь проводника, потерь излучения и потерь утечки.

Схемы, использующие материалы с очень низкими потерями DF 0002 и очень гладкую медную фольгу, будут иметь относительно низкие потери при вставке. Однако, если вместо гладкой меди по - прежнему используются одни и те же схемы с тем же материалом с низким износом, но вместо гладкой меди используется электролитическая медь (ED) с большей шероховатостью, потери при вставке значительно возрастут.

шероховатость поверхности медной фольги влияет на потери проводника схемы. Должно быть ясно, что шероховатость поверхности, связанная с износом, - это степень шероховатости поверхности медной фольги на границе между медью и диэлектриком при обработке ламината. Кроме того, если среда, используемая в схеме, тоньше, поверхность медной фольги будет более плотной. На этом этапе шероховатость поверхности медной фольги будет оказывать большее влияние на потери при вставке, чем относительно толстая среда.

Для высокомощных радиочастотных приложений тепловое управление часто является общей проблемой, и более выгодно выбирать слоистые пластины с низким DF и гладкой медной фольгой. Кроме того, часто целесообразно выбирать ламинат с высокой теплопроводностью. Высокая теплопроводность поможет эффективно передавать тепло из цепи в радиатор.

Отношение частота - тепло предполагает, что, если радиочастотная мощность обеих частот одинакова, с увеличением частоты будет производиться больше тепла. В качестве примера можно привести некоторые эксперименты по управлению тепловым режимом, проведенные Роджерсом, которые показали, что тепловой подъем микрополосной линии передачи, загруженной мощностью 80 Вт на частоте 3,6 ГГц, составляет около 50 °C. При испытании той же схемы на мощности 80 Вт при 6,1 ГГц тепловой подъем составляет около 80 °C.

Существует много причин, по которым температура повышается с увеличением частоты. Одна из причин заключается в том, что DF материала увеличивается с увеличением частоты, что приведет к увеличению диэлектрических потерь, что в конечном итоге приведет к увеличению потерь при вставке и тепла. Другая проблема заключается в том, что потери проводников увеличиваются с увеличением частоты. Увеличение потерь проводников почти связано с уменьшением глубины скининга с увеличением частоты. Кроме того, с увеличением частоты электрическое поле будет более интенсивным, и заданная область схемы будет иметь большую плотность мощности, что также увеличит тепло.

Наконец, в этой статье несколько раз упоминается материал TCDK. Это свойство, присущее DK материалам, изменяющимся с температурой, и свойство материала, которое часто упускается из виду. Для схем усилителей мощности в соответствующей сети используются длинные 1 / 4 - волновые линии, которые очень чувствительны к колебаниям DK. Когда DK сильно меняется, согласование длины волны 1 / 4 смещается, что приводит к изменениям в эффективности усилителя мощности, что очень неудовлетворительно.

Подводя итог, при выборе высокочастотного материала для высокомощных приложений RF PCB, материал должен иметь низкую DF, относительно гладкую медную фольгу, высокую теплопроводность и низкую tcdk. При рассмотрении характеристик этих материалов и требований к их конечному использованию требуется много компромиссов. Поэтому при выборе материалов для высокомощных радиочастотных приложений дизайнерам всегда разумно связаться со своими поставщиками материалов.