PCB新聞 - 為射頻高功率應用選擇PCB資料

雖然有些高功率 印刷電路板 應用程序獨立於基站, 最高功率 印刷電路板 應用與基站的功率放大器有關. 在設計此類高功率射頻應用時, 需要考慮許多方面. 本文主要研究基於DSP的基站功率放大器的應用 印刷電路板, 但這裡討論的基本概念也適用於其他高功率應用.

大多數高功率射頻應用都存在熱管理問題，需要考慮一些基本關係才能做好熱管理。 例如，當訊號功率輸入電路時，損耗較高的電路將產生較高的熱量； 另一個與頻率有關。 頻率越高，產生的熱量越多。 此外，任何介電材料中熱量的新增都會引起介電材料DK（介電常數）的變化，即介電常數溫度係數（tcdk）。 損耗的變化導致電路溫度的變化，溫度的變化導致DK的變化。 tcdk引起的這種DK變化將影響射頻電路的效能，並可能影響系統應用。

對於熱損失關係，可以考慮各種不同的資料和相應的印刷電路板特性。 有時，當設計者為印刷電路板應用選擇低損耗資料時，他們可能只考慮損耗因數（DF或損耗角正切）。 DF只是資料的介電損耗，但電路中還會有其他損耗。 與射頻效能相關的總電路損耗是插入損耗，它由四個損耗組成，這四個損耗是介電損耗、導體損耗、輻射損耗和洩漏損耗的總和。

使用DF為0.002的極低損耗資料和非常光滑的銅箔的電路將具有相對較低的插入損耗。 然而，如果仍然使用具有相同低損耗資料的相同電路，但使用具有較大粗糙度的電解銅（ED）代替光滑銅，則插入損耗將顯著增加。

銅箔的表面粗糙度會影響電路的導體損耗。 應該清楚的是，與損耗相關的表面粗糙度是處理層壓板時銅箔在銅-電介質介面處的表面粗糙度。 此外，如果電路中使用的介質較薄，銅箔表面將更緊密。 此時，銅箔表面粗糙度比相對較厚的介質對插入損耗的影響更大。

對於高功率射頻應用，熱管理通常是一個常見問題，選擇具有低DF和光滑銅箔的層壓板更為有利。 此外，選擇具有高導熱性的層壓板通常是明智的。 高導熱性將有助於並有效地將熱量從回路傳遞到散熱器。

頻率-熱量關係表明，假設兩個頻率的射頻功率相同，則隨著頻率的新增，會產生更多熱量。 以Rogers進行的一些熱管理實驗為例，發現在3.6GHz頻率下加載80W射頻功率的微帶傳輸線的熱昇約為50°C。當在6.1GHz下以80W功率測試同一電路時，熱昇約為80°C。

溫度隨頻率的新增而升高的原因有很多。 一個原因是，資料的DF將隨著頻率的新增而新增，這將導致更多的介電損耗，並最終新增插入損耗和熱量。 另一個問題是導體損耗隨頻率的新增而新增。 導體損耗的新增幾乎是由於集膚深度隨頻率的新增而减小。 此外，隨著頻率的新增，電場將更加密集，並且在電路的給定區域中會有更大的功率密度，這也會新增熱量。

最後，本文多次提到了資料的tcdk。 它是DK隨溫度變化的資料的固有特性，也是經常被忽略的資料特性。 對於功率放大器電路，匹配網絡中使用1/4波長線，這對DK波動非常敏感。 當DK發生較大變化時，1/4波長匹配將發生偏移，導致功率放大器效率的變化，這是非常不理想的。

總之, when selecting high-frequency 材料 for high-power 射頻印刷電路板 應用, 資料應具有低DF, 相對光滑的銅箔, 高導熱性和低tcdk. 在考慮這些資料特性和最終用途要求時，需要進行許多權衡. 因此, 在為高功率射頻應用選擇資料時，設計師最好與資料供應商聯系.