Технология PCB - выбор материала печатных плат для радиочастотного приложения большой мощности

Выбор материалов печатных плат для высокомощных радиочастотных приложений

Хотя некоторые крупные приложения PCB не имеют отношения к базовой станции,большинство крупных приложений PCB связаны с усилителем мощности основной станции. при разработке такого высокоэнергетического радиочастотного применения необходимо учитывать ряд факторов. В настоящем документе основное внимание уделяется применению усилитель мощности основной станции PCB, но основные концепции, обсуждаемые здесь, применимы и к другим видам применения высокой мощности.

В большинстве высокоэнергетических радиочастотных приложений существуют проблемы с управлением теплом, и для эффективного управления теплом необходимо рассмотреть некоторые основные связи.например,в случае потерь, при входе в цепь сигнальной мощности,контур с более высокими потерями тепла; Другая связана с частотой, и чем выше частота, тем больше тепла.Кроме того,увеличение тепла в любом диэлектрике может привести к изменению диэлектрической константы (диэлектрические константы) диэлектрика, т.е. по мере того, как изменение потерь приводит к изменению температуры цепи,изменение температуры приводит к изменениям в DC. изменения DC, вызванные TCDK, повлияют на производительность радиочастотных схем и могут повлиять на их применение.

В отношении теплопотерь можно рассматривать множество различных материалов и соответствующих характеристик печатных плат. Иногда при выборе материалов с низкими потерями для печатных плат разработчики могут учитывать только коэффициент рассеяния (Df или тангенс угла потерь). Df - это только диэлектрические потери материала, но в цепи есть и другие потери. Общие потери цепи, связанные с работой на радиочастотах, - это вносимые потери. Вносимые потери состоят из четырех потерь, это сумма диэлектрических потерь, потери в проводниках, потеря и утечка излучения.

при использовании материала с очень низким износом для ДФ 002 и очень гладкой медной фольги в цепи будет иметься относительно низкая потеря на вставку. Вместе с тем использование тех же схем, что и в случае материалов с такими же низкими потерями, вместо гладкой меди при использовании электролитической меди с более высокой степенью шероховатости приведет к значительному увеличению потерь при вставке.

шероховатость поверхности медной фольги влияет на потери проводника цепи. Необходимо уточнить, что шероховатость поверхности, связанная с потерями, происходит при обработке слоистого пресса, на поверхности которого медная фольга находится на границе между меди и диэлектриком. Кроме того, если в цепи используется более тонкая среда, то поверхность медной фольги будет плотнее. в это время шероховатость поверхности медной фольги больше влияет на вносимые потери по сравнению с относительно толстыми диэлектриками.

для применения высокоактивных радиочастот теплоуправление обычно является общей проблемой, которая более выгодна при выборе слоистых пластин из низкоуровневой Df и гладкой медной фольги.Кроме того,обычно целесообразно выбирать слоистые плиты с высокой теплопроводностью. высокая теплопроводность помогает и эффективно переносит тепло из цепи в радиатор.

Соотношение частоты и тепла показывает, что гипотетически две частоты имеют одинаковую радиочастотную мощность, но при увеличении частоты выделяется больше тепла. В качестве примера можно привести эксперименты по терморегулированию, проведенные компанией Rogers PCB. Исследование показало, что при подаче 80 Вт радиочастотной мощности на микрополосковую линию передачи на частоте 3,6 кГц температура составляет около 50 градусов Цельсия. Когда та же цепь получает 80 Вт мощности на частоте 6,1 ГГц, температура повышается примерно до 80°C.

рост температуры с частотой объясняется многими причинами. одна из причин этого заключается в том, что материал DF будет увеличиваться по мере увеличения частоты, что приведет к увеличению потерь диэлектрика и, в конечном счете, к интерполяции потерь и тепла. Другая проблема заключается в том, что потери проводника увеличиваются с увеличением частоты. увеличение потерь проводника происходит почти из - за того, что глубина скинии уменьшается с повышением частоты. Кроме того,по мере увеличения частоты электрическое поле становится более интенсивным, а плотность мощности в данной области цепи увеличивается, что также увеличивает теплоту.

Наконец, в настоящем документе неоднократно упоминается о материалах TCDK. Он является неотъемлемым свойством материала, меняющегося при температуре, и часто игнорируется. для схемы усилителя мощности, согласующейся с сетью, спроектирована длинноволновой линией 1/4, которая очень чувствительна к колебаниям DC. когда произойдут заметные изменения в Dk, совпадение длины волны 1 / 4 будет отклонено, что приведет к изменению эффективности усилителя мощности, что весьма нежелательно.

Короче говоря, при выборе высокочастотных материалов для высокочастотного применения на высокой мощности этот материал должен иметь низкий уровень Df, относительно гладкую медную фольгу, высокую теплопроводность и низкий уровень TCDK. При рассмотрении характеристик этих материалов и требований в отношении их конечного использования необходимо сделать много компромиссов. Поэтому при выборе материалов для применения на высокой мощности радиочастот конструкторы должны обращаться к поставщикам материалов.