Mikrowellen-Technik - Wie wählt man die Leiterplatte des Hochfrequenzgerätes Leistungsteilers und Kopplers aus

Wie wählt man die PCB of high frequency device power divider and coupler

Power dividers and Kombinatoren are the most commonly used/gängige Hochfrequenzgeräte, und dasselbe gilt für Kupplungen wie Richtkoppler. Diese Geräte werden für die Leistungsteilung verwendet, Kombination, und Kopplung von Hochfrequenzenergie aus der Antenne oder dem System, und der Verlust und die Leckage sind klein. Die Wahl der Leiterplatte is a key factor for these devices to achieve the expected performance. Bei der Auslegung und Verarbeitung von Leistungsteilern/Kombinators/Kupplungen, Es ist hilfreich zu verstehen, wie die Eigenschaften von PCB Materialien beeinflussen die endgültige Leistung dieser Geräte. Grenzwerte umfassen Frequenzbereich, Arbeitsbandbreite, und Leistungskapazität.

Viele verschiedene Schaltungen werden verwendet, um Leistungsteiler (wiederum Kombinatoren) und Koppler zu entwerfen, und sie haben eine Vielzahl von verschiedenen Formen. Der Leistungsteiler hat einfache Zweikanal-Strompunkte und komplexe N-Kanal-Strompunkte, abhängig von den tatsächlichen Anforderungen des Systems. Viele verschiedene Richtkoppler und andere Arten von Kopplern wurden in den letzten Jahren ebenfalls entwickelt, darunter Wilkinson- und Widerstandsleistungspalter, Lange-Koppler und quadratische Hybrid-Stromsparbrücken. Sie haben viele verschiedene Formen und Größen. Die Wahl des richtigen LeiterplattenMaterialien in diesen Schaltungsdesigns hilft ihm, die beste Leistung zu erzielen.

Diese verschiedenen Schaltungstypen beeinträchtigen die Struktur und Leistung des Designs und helfen dem Designer, die Platine für verschiedene Anwendungen auszuwählen. Der Wilkinson Dual Power Splitter verwendet ein einziges Eingangssignal, um doppelte Ausgangssignale gleicher Amplitude und Phase bereitzustellen. Es ist eigentlich eine "verlustfreie" Schaltung, die entworfen wurde, um ein 3dB (oder mit anderen Worten) weniger als das ursprüngliche Signal bereitzustellen. Ist die Hälfte des ursprünglichen Signals) Ausgangssignal (die Ausgangsleistung jedes Ports des Leistungsteilers nimmt ab, wenn die Anzahl der Ausgangsports steigt). Im Gegensatz dazu liefert der resistive Dual Power Divider ein Ausgangssignal, das 6dB kleiner als das Originalsignal ist. Die zusätzliche Impedanz jedes Zweiges im Widerstandsleistungsteiler erhöht den Verlust, erhöht aber auch die Isolation zwischen den beiden Signalen.

Wie viele Schaltungsdesigns, the dielectric constant (Dk) is generally the starting point for choosing different PCB Materialien, und die Designer von Power Dividers/power combiners generally tend to use high dielectric constant (Dk) circuit Materialien because These materials can provide effective electromagnetic coupling in smaller-sized circuits than low-dielectric-constant materials. Es gibt ein Problem mit Schaltungen mit hoher dielektrischer Konstante, das ist, die Dielektrizitätskonstante im Leiterplatte ist anisotrop, oder die dielektrischen Konstanten der Leiterplattes unterscheiden sich im x, y, und z Richtungen. Wenn sich die dielektrische Konstante stark in die gleiche Richtung ändert, Es ist auch schwierig, eine Übertragungsleitung mit gleichmäßiger Impedanz zu erhalten.

Die Aufrechterhaltung der Impedanzinvarianz ist sehr wichtig, wenn die Eigenschaften des Leistungsteilers/Kombinators realisiert werden. Die Änderung der dielektrischen Konstante (Impedanz) verursacht die ungleichmäßige Verteilung der elektromagnetischen Energie und Leistung. Glücklicherweise gibt es kommerzielle PCB-Materialien mit überlegener Isotropie, die in diesen Schaltungen verwendet werden können, wie TMM 10i Schaltungsmaterialien. Diese Materialien haben eine relativ hohe dielektrische Konstante von 9,8+ und werden auf einem Niveau von 9,8+/-0,245 in den drei Koordinatenachsenrichtungen (gemessen bei 10GHz) beibehalten. Dies kann auch so verstanden werden, dass in den Übertragungsleitungen des Leistungsteilers/Kombinators und des Kopplers einheitliche Impedanzkennwerte die Verteilung der elektromagnetischen Energie im Gerät konstant und messbar machen können. Für Leiterplattenmaterialien mit höherer dielektrischer Konstante hat das TMM 13i Laminat eine dielektrische Konstante von 12,85 und die Variation in den drei Achsen liegt innerhalb +/-0,35 (10GHz).

Natürlich sind bei der Konstruktion von Leistungsteilern/Leistungskombinatoren und Kopplern konstante dielektrische Konstante und Impedanz-Eigenschaften nur eine der PCB-Materialparameter, die berücksichtigt werden müssen. Bei der Auslegung eines Leistungsteilers/Combiners oder Kopplerschlusses ist die Minimierung der Einfügeverluste in der Regel ein wichtiges Ziel. Idealerweise kann ein zweifacher Wilkinson-Leistungsteiler zwei Ausgangsanschlüsse bereitstellen -3dB oder die Hälfte der Eingangselektromagnetik. Tatsächlich hat jeder Stromteiler/Combiner (und Koppler) Schaltkreis eine bestimmte Einfügedämpfung, die normalerweise von der Frequenz abhängt (wenn die Frequenz steigt, steigt der Verlust auch), so für einen Leistungsteiler/Combiner In Bezug auf das Design muss die Wahl des Leiterplattenmaterials berücksichtigen, wie zu steuern ist, so dass die Einfügedämpfung der Schaltung minimiert wird.

Bei passiven Hochfrequenzgeräten wie Leistungsteilern/Kombinatoren oder Kopplern ist die Einfügedämpfung tatsächlich die Summe vieler Verluste, einschließlich Dielektrizitätsverlust, Leiterverlust, Strahlungsverlust und Leckageverluste. Einige dieser Verluste können durch sorgfältiges Schaltungsdesign kontrolliert werden. Sie können auch von den Eigenschaften des Leiterplattenmaterials abhängen und durch vernünftige Auswahl des Leiterplattenmaterials minimiert werden. Impedanzmangelung (d. h. Verlust des stehenden Wellenverhältnisses) kann Verluste verursachen, aber sie kann reduziert werden, indem ein Leiterplattenmaterial mit einer konstanten dielektrischen Konstante gewählt wird.

Die Minimierung von Verlusten ist sehr kritisch bei der Konstruktion von Hochleistungs-Leistungsteilern/Kombinatoren und Kopplern, da bei hohen Leistungsverlusten in Wärme umgewandelt und in den Geräte- und Leiterplattenmaterialien abgeleitet werden, und die Wärme die Dielektrik des Materials beeinflusst. Konstante Werte (und Impedanzwerte) wirken sich aus.

Kurz gesagt, bei der Auslegung und Verarbeitung von Hochfrequenzsplittern/Kombinatoren und Kupplungen, die Auswahl von PCB Materialien sollten auf vielen verschiedenen wesentlichen Materialeigenschaften basieren, einschließlich des Wertes der dielektrischen Konstante, die Kontinuität der Dielektrizitätskonstante im Material, und Umweltfaktoren wie Temperatur, Verringerung des Materialverlustes schließt dielektrische Verluste ein, Leiterverlust, und Leistungskapazität. Auswahl PCB Materialien für spezifische Anwendungen helfen bei der Konstruktion von Hochfrequenzsplittern/Kombinatoren oder Kupplungen for success.