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Cómo seleccionar el PCB del distribuidor de potencia y el acoplador del dispositivo de alta frecuencia
Los distribuidores y combinaciones de potencia son los dispositivos de alta frecuencia más utilizados / comunes, al igual que los acopladores como los acopladores direccionales. Estos dispositivos se utilizan para la distribución de potencia, combinación y acoplamiento de energía de alta frecuencia de antenas o sistemas, y tienen pequeñas pérdidas y fugas. La selección de placas de PCB es un factor clave para que estos equipos logren el rendimiento esperado. Al diseñar y procesar distribuidores de potencia / cosechadores / acopladores, es útil saber cómo la propiedad del material PCB afecta el rendimiento final de estos dispositivos. Las restricciones incluyen el rango de frecuencia, el ancho de banda de trabajo y la capacidad de potencia.
Muchos circuitos diferentes se utilizan para diseñar distribuidores de Potencia (a su vez, combinadores) y acopladores, que tienen diversas formas. El distribuidor de Potencia tiene un punto de potencia simple de doble canal y un punto de potencia complejo de canal n, que depende de las necesidades reales del sistema. En los últimos años también se han desarrollado muchos acopladores direccionales diferentes y otros tipos de acopladores, entre ellos Wilkinson y el distribuidor de potencia de resistencia, el acoplador Lange y el puente híbrido ortogonal de ahorro de energía. Tienen muchas formas y tamaños diferentes. La selección del material de PCB adecuado en el diseño de estos circuitos ayudará a lograr el mejor rendimiento.
Estos diferentes tipos de circuitos afectan la estructura y el rendimiento del diseño y ayudan a los diseñadores a seleccionar placas de circuito para diferentes aplicaciones. El distribuidor de doble potencia Wilkinson utiliza una sola señal de entrada para proporcionar una señal de doble salida de igual amplitud y fase. En realidad es un circuito "sin daños" diseñado para proporcionar una señal de 3db (o en otras palabras) más baja que la señal original. Es la mitad de la señal de salida original (la potencia de salida de cada puerto del distribuidor de potencia disminuye a medida que aumenta el número de puertos de salida). Por el contrario, la señal de salida proporcionada por el distribuidor de doble potencia resistiva es 6 DB menor que la señal original. La resistencia adicional de cada rama en el distribuidor de potencia de resistencia aumenta la pérdida, pero también aumenta el aislamiento entre las dos señales.
Al igual que muchos diseños de circuitos, la constante dieléctrica (dk) suele ser el punto de partida para la selección de diferentes materiales de pcb, y los diseñadores de distribuidores de potencia / combinaciones de potencia suelen preferir utilizar materiales de circuito con alta constante dieléctrica, ya que estos materiales pueden proporcionar un acoplamiento electromagnético efectivo en circuitos de menor tamaño en comparación con materiales con baja constante dieléctrica. Hay un problema con los circuitos de alta permitividad, es decir, la Permitividad en la placa de circuito es isotrópica, o los valores de Permitividad de la placa de circuito son diferentes en las direcciones x, y y Z. Cuando la constante dieléctrica cambia mucho en la misma dirección, también es difícil obtener una línea de transmisión con una resistencia uniforme.
Al lograr las características del distribuidor / combinador de potencia, es muy importante mantener la inmutabilidad de la resistencia. Los cambios en la constante dieléctrica (resistencia) provocarán una distribución desigual de la energía y la Potencia electromagnéticas. Afortunadamente, hay algunos materiales comerciales de PCB con excelente isotrópico que se pueden utilizar en estos circuitos, como el material de circuito TMM 10i. Estos materiales tienen una constante dieléctrica relativamente alta de 9,8 y se mantienen a un nivel de 9,8 + / - 02445 en las tres direcciones del eje de coordenadas (medido a 10 ghz). Esto también puede entenderse como que en las líneas de transmisión del distribuidor / combinador de potencia y el acoplador, las características de resistencia uniformes pueden hacer que la distribución de energía electromagnética en el dispositivo sea constante y medible. Para los materiales de PCB con mayor permitividad, la Permitividad de los laminados TMM 13i es de 12,85, y la variación de los tres ejes está dentro del rango de + / - 0,35 (10 ghz).
Por supuesto, al diseñar el distribuidor de potencia / combinación de potencia y el acoplador, la constante constante dieléctrica y las características de Resistencia son solo uno de los parámetros del material de PCB a considerar. Minimizar la pérdida de inserción suele ser un objetivo importante al diseñar circuitos de distribuidores / combinaciones de potencia o acopladores. Idealmente, el doble distribuidor de potencia Wilkinson puede proporcionar dos puertos de salida - 3db o la mitad de la energía electromagnética de entrada. De hecho, cada circuito de distribuidor / combinador de Potencia (y acoplador) tiene una cierta pérdida de inserción, que suele depender de la frecuencia (cuando aumenta la frecuencia, también aumenta la pérdida), por lo que para el distribuidor / combinador de potencia, la selección del material de PCB debe considerar cómo controlarlo en términos de diseño, minimizando así la pérdida de inserción del circuito.
En equipos pasivos de alta frecuencia como distribuidores / combinaciones de potencia o acopladores, la pérdida de inserción es en realidad la suma de muchas pérdidas, incluyendo la pérdida dieléctrica, la pérdida de conductores, la pérdida de radiación y la pérdida de fuga. Algunas de estas pérdidas se pueden controlar mediante un diseño cuidadoso del circuito. También pueden depender de las características del material de PCB y pueden minimizarse mediante una selección razonable del material de pcb. El desajuste de Resistencia (es decir, la pérdida de relación de onda residente) puede causar pérdidas, pero se puede reducir seleccionando un material de PCB con constante dieléctrica constante.
Al diseñar un divisor / combinador de alta potencia y un acoplador, es fundamental minimizar las pérdidas, ya que a altas pérdidas de potencia, las pérdidas de potencia se convertirán en calor y se disiparán en dispositivos y materiales de pcb, lo que afectará las propiedades dieléctrico del material. Los valores constantes (y los valores de resistencia) pueden tener un impacto.
En resumen, al diseñar y procesar distribuidores / combinaciones de potencia de alta frecuencia y acopladores, la selección de materiales de PCB debe basarse en muchas características clave del material diferentes, incluidos factores ambientales como el valor de la constante dieléctrica, la continuidad de la constante dieléctrica intermedia del material y la temperatura. la reducción de la pérdida de materiales incluye la pérdida dieléctrica. Pérdida de conductores y capacidad de potencia. La selección de materiales de PCB para aplicaciones específicas ayuda a diseñar con éxito distribuidores / combinaciones de potencia de alta frecuencia o acopladores.
