Microwave Teknolojisi - Uydu iletişim sistemlerine uygun PCB maddeleri nasıl seçilecek?

Uzay insanların son keşfetme bölgesi olabilir, fakat uydu iletişimlerini (satcom) yeryüzüne sağlayan yörüngesel uydu ve yardımcı altyapısını hala uzak görünüyor. Elektronik ekipmanlar için uzay en kötü çalışma ortamlarından biri olabilir ve uydu'nun farklı parçaları başarısız olmamalı. Uydu iletişim sistemleri, zor çevrelerde ve yörüngede mükemmel performans ve yüksek güvenilir sağlamak için PCB materyali gerekiyor. Daha az PCB materyali uydu sistemlerinin talep ve zorlaştırma ihtiyaçlarına uyabilir ve sadece özel özellikleri olan PCB materyalleri yetenekli olabilir.

Ne tür PCB materyali uzayda çalışan çevreyle karşılaşabilir? Uydudan bir vakuum ortamında çalışan uydular için, PCB materyalinin düşük gasolik oranı önemli bir durum. Dışarı gaz hızı, PCB maddelerinde olduğu gibi sağlıklı tutuklanmış gazların serbest bırakılmasıdır. Gaz serbest bırakıldığında, uydu'daki farklı cihazların yüzlerine kondense yapabilir. Bu devreler ve sistemlerin malfonksiyonlarına sebep olabilir.

Genelde deflasyon süreci çok yavaş, uzun zaman alır ve PCB materyal deflasyon miktarını belirlemek için kesin bir tanıma ihtiyacı var. Amerikan Ulusal Standardı Enstitüsü (ANSI) gaz hızı için bir test metodu geliştirdi ve onu ANSI/ASTM E595-84 standartda tanımladı. Ulusal Aeronautics ve Uzay Yönetimi (NASA) bu standartu, gas ı serbest hızını değerlendirmek için, içi SP-R-022A teste yöntemi ile birlikte kullanır. Testler, Rogers ’RT/duroid ve TMM hidrokarbon kompozit PCB maddeleri gibi politetrafluoroetilen (PTFE) tabanlı maddelerin, gassiye karşı yüksek derece dirençli olduğunu buldular.

TMM sıcaklık verici PCB maddelerin serisi yüksek güveniliğe ihtiyacı olan uydu iletişim sistemlerine uygulanabilir. Bu bir seri keramik, hidrokarbon ve termosetim polimerlerden oluşur. Z-aksi yönündeki dielektrik konstantı (Dk değeri) 3.27 ile 12.85 arasındadır ve uydu yörüngesinde ve aynı şekilde çalışma çevrelerini zorlaştırmak için mükemmel özellikleri çok uydu.

Vakuum koşullarına karşılık, uzaydaki PCB materyali, standart uygulamaların ötesinde farklı ekstrem sıcaklıklara uygulanabilir. Uzay ortamı genelde soğuk ve karanlık. Uydu dünyanın gölgesinde olduğunda, çevre sıcaklığı oldukça düşük olacak çünkü atmosferik düzenlemesi yok. Aynı terse, uydu güneş ışığına a çıldığında uydu çalışma çevresi bir taşın sıcaklığına ulaşabilir. Yörüngedeki uydu bu kadar sıcaklık altında dönüştürmeye devam ediyor. Geostationary uydu ya da geostationary uydu uydu uygulamasında, devre masasına büyük sıcaklık şok getirecek. Bu yüzden PCB maddeleri özellikle iyi sıcaklık özellikleri olmak için gerekli.

PCBmateryal uydular için uygun olup olmadığını nasıl ölçebilir? Anahtar karakteristik göstericilerinden biri ise, işleme sıcaklığıyla PCB materyalinin dielektrik konstantünün değişikliği oranı. Ideal olarak uzayda kullanılan PCB materyali sadece geniş sıcaklık menzili için uygun olamaz, ama bu sıcaklık menzilinde de çok küçük değişiklikler var. PCB materyalinin dielektrik konstantlerin (TCDk) sıcaklığın koefitörü materyalinin stabiliyetini açıkça etkileyebilir. Reklamlı, endüstri, askeri sistemler ve uzay ortamlarında PCB materyali büyük sıcaklık değişikliklerine karşı çıkmalı. Uydu iletişimlerinde kullanılan en yüksek frekans iletişim hatlarının özellikle engellenmesi 50Ω. PCB materyalinin dielektrik konstantlerinde değişiklikler özellikler impedansı ile değişikliklere sebep olacak, devre performansındaki değişikliklere sebep olacak, böylece amplitude ve faz özelliklerindeki değişikliklere sebep olacak.

Uzay devre uygulamalarında, dielektrik konstantünün sıcaklığın değişikliğinden neden olan performans değişikliklerini azaltmak için düşük sıcaklık koefitörü ile PCB materyalini kullanmak çok gerekli. TMM materyal tasarımın çalışma sıcaklığının menzili uzay çevresindeki uydu sıcaklığıyla karşılaşabilir. Ekstra sıcaklığın altında bu PCB materyallerin dielektrik constant çok az değişiyor. En düşük dielektrik konstant değeri olan TMM materyali için dielektrik konstantı biraz yükselecek; ve TMM materyali için, 6 ve yüksek bir dielektrik konstant değeri olan, dielektrik konstant, konstant biraz azalacak.

Örneğin, z-aksi (kalınlık) yönünde 10 GHz frekansında 3.27 dielektrik konstantiyle TMM3 laminatı için TCDk çok düşük, sadece +37 ppm/°K. Diyelektrik konstantlerin pozitif yönünde değişiklikleri TMM4 laminatı olan başka bir TMM PCB materyali. Z aksinde 10 GHz frekansında 4.50 dielektrik konstantı vardır. TMM6 PCB materyalinin dielektrik konstantünün azalması sıcaklığıyla neredeyse değersizdir. Z-aksi yönündeki dielektrik konstantı 6.00 ve çok düşük bir TCDk -11 ppm/°K. Genelde, TCDk'in kesin değeri 50 ppm/°K'den az ya da eşittiği PCB materyali oldukça iyi sıcaklık özellikleri olduğunu düşünüyor.

TMM, PCB maddelerin serisi, devre tasarımcılarını seçilebilir verilebilir değerlerle geniş bir menzil sağlar. Tasarımcılar devre miniaturasyonu ve boşluğu PCB materyalinin dielektrik sürekli değerini seçerek kaydedilebilir. Bu, daha yüksek bir dielektrik sabit değeri ile PCB materyalini kullanarak başarılanabilir (devre boyutunu düşük dielektrik sabit değeri PCB materyali ile devre devre boyutunu, transmis çizgisinin aynı karakteristik impedance devre sahip olduğunda relatively büyük olur). Genelde böyle devre miniaturasyonu fiyatı biraz daha zayıf materyal TCDk'dir, fakat bu daha yüksek dielektrik sabit değerleri olan TMM materyali ile ilgili durum değildir. Örneğin, TMM10 materyali 10 GHz'de 9,20'de z-aksi dielektrik sabit değeri vardır ve TCDk değeri -38 ppm/°K kadar düşük. Ekstra miniaturizasyona ulaşmak için, z-aksindeki TMM13i PCB materyalinin dielektrik constant 12,85 ve TCDk değeri -70 ppm/°K, hala kabul edilebilir.

TMM13i PCB materyali yüksek izotropik ve üç yön aksindeki dielektrik sabit değerleri (X, Y, Z) hepsi 12,85'ye yakın. Çoğu materyal anisotropik ve z aksi dielektrik constant x ve y aksiyle farklıdır. Çoğu devreler için, mikrostrip ve strip devreler gibi, temel endişe z-aksi yönündeki dielektrik konstantüdür, çünkü bu transmisyon hatlarının çoğu elektromagnetik alanı (EM) materyalin bu yönünde geçiyor. Fakat x-y uçağındaki EM alanları ile devreler için izotropik materyal tahmin edilebilir performansı sağlayabilir. Izotropik materyal kullanılması gereken devreler için TMM10i materyali daha iyi izotropik özellikleri var ve standart TMM10 materyalinin geliştirilmiş versiyonu. TMM10i materyalinin z-aksi dielektrik konstant değeri TMM10 materyalinden biraz daha yüksektir. TMM10i'nin 10 GHz frekansında z-aksi dielektrik constant 9,80 ve TMM10 materyali 9,20'dir.

Temperature changes play a decisive role in the choice of PCB material used in space, and another key parameter that circuit designers care about is the thermal expansion (CTE) of PCB material. Sıcaklık ve soğuk olduğunda PCB materyalinin boyutlu değişikliklerini ölçülemek için CTE kullanılabilir. Çoğu PCB materyali belli bir şekilde genişletip anlaşmaya başlayacağına göre, 0 ppm/°K CTE ile materyal çok nadir. Ideal olarak, CTE değeri, PCB materyalini kaplayan bakar yağmuru (CTE yaklaşık 17 ppm/°C) değerinde mümkün olduğunca düşük veya hareketli maddelerin değerine yakın olmalı, böylece ortam ve bakar yağmuru ile iletişim kuran yağmuru sıcaklığıyla en küçük değişiklikler üretilebilir. Stres. Üç ekserdeki TMM materyalinin CTE değeri 15'den 26 ppm/°K'ye uzaktadır, bu kadar bakra yakın. Bu yüzden, büyük sıcaklık menzili olan bir uydu çevresinde bile devriyesi hâlâ yüksek bir güvenilir var.