PCB抄板高频器的材料如何选择 - 北京泛华科电科技公司企业论坛 - 中国自动化企业中心

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发表人：zhangxt

发表时间：2019/5/30 13:19:00

本栏论题：

PCB抄板高频器的材料如何选择 [1484]

    功率分配器和协处转换器是最常用/最常见的高频设备，也适用于定向耦合器等耦合器。这些装置用于功率分配，联合布线，来自天线或系统内部的高频能量的耦合，并且损耗和泄漏小。 PCB抄板的选择是实现这些器件所需性能的关键因素。
    在设计和处理功率分配器/连接器/耦合器时，了解PCB板复制材料的性能如何影响这些器件的最终性能是有帮助的，例如，通过帮助限制所选板的不同性能指标的范围，包括频率范围，工作带宽和功率容量。许多不同的电路用于设计功率分配器（反过来，即多路复用器）和耦合器，它们采用各种不同的形式。功率分配器具有简单的双向工作分数和复杂的N路工作分数，具体取决于系统的实际需求。近年来，许多不同的定向耦合器和其他类型的耦合器也得到了显着的发展，包括Wilkinson和电阻功率分配器，以及Lange耦合器和正交混合节能桥，它们有许多不同的形式和尺寸。
    在这些电路设计中选择正确的PCB板复制材料可以帮助它实现最佳性能。这些不同的电路类型会影响设计的结构和性能，有助于设计人员为不同的应用选择板材。威尔金森双路功率分配器，是单输入信号，提供双向等幅和相输出信号，实际上是一种“无消耗”电路，该设计允许它提供比原来小一对的输出信号信号3dB（或原始信号的一半）（工作分配器的每个端口的输出功率随着输出端口数量的增加而减小）。相反，电阻式双向功率分离器提供一对比原始信号小6dB的输出信号。
    电阻功率分离器中每个支路的阻抗增加会增加损耗，但也会增加两个信号之间的隔离。与许多电路设计一样，介电常数（DK）通常是选择不同PCB板复制材料的起点，功率分配器/功率合成器的设计者通常倾向于使用高介电常数（Dk）电路材料，因为这些材料可以在比低介电常数材料更小的电路上提供有效的电磁耦合。具有高介电常数的电路存在问题，即，电路板中的介电常数是各向异性的，或者电路板的介电常数值在X，y，z方向上是不同的。
    当相同方向上的介电常数变化很大时，也难以获得具有均匀阻抗的传输线。在实现功率分配器/电路的功能时保持阻抗不变性是重要的，并且介电常数（阻抗）的变化将导致电磁能量的不均匀分布。幸运的是，可以在这些电路中使用优质的各向同性商用PCB板复制材料，例如TMM 10i电路材料。这些材料具有9.8的相对高的介电常数值并且在三个轴的方向上保持在9.8 +/- 0.245水平（在10GHz下测量）。还可以理解，在功率分配器/电路和耦合器的传输线中，均匀的阻抗特性可以使器件中的电磁能量分布恒定且可测量。对于更高介电常数的PCB板复制材料，TMM 13i层压板具有12.85的介电常数，并且在+/- 0.35（10GHz）内的三个轴上变化。
    当然，恒定的介电常数和阻抗特性只是设计功率分配器/功率合成器和耦合器时要考虑的PCB板复制材料的参数之一。在设计功率分配器/多路复用器或耦合器电路时，最小化插入损耗通常是一个重要目标，理想情况下，双向威尔金森功率分配器可以提供两个输出端口，其输入电磁能量为-3dB或一半。
    实际上，每个功率分配器/连接器（和耦合器）电路都会有一定的插入损耗，通常取决于频率（当频率增加损耗也增加时），因此对于功率分配器/电路的设计，PCB板读数材料选择需要考虑如何控制，使电路插入损耗最小。在诸如功率分配器/连接器或耦合器的无源高频设备中，插入损耗实际上是许多损耗的总和，包括介电损耗，导体损耗，辐射损耗和泄漏损耗。这些损耗中的一些可以通过仔细的电路设计来控制，并且它们还可以取决于PCB打样复制材料的特性，并且可以通过合理地选择PCB板复制材料来最小化它们的损失。
    阻抗不匹配（即驻波比损失）可能导致损耗，但可以通过选择PCB板复制材料的恒定介电常数来减少。
    最小化损耗对于功率分配器/连接器和具有高值值的耦合器的设计至关重要，因为高功率损耗会转换为热量并在器件和PCB板复制材料中消散，这会对介电常数值产生影响（和阻抗值）的材料。简而言之，在设计和处理高频功率分配器/连接器和耦合器时，PCB板复制材料的选择应基于许多不同的关键材料特性，包括介电常数值，材料中介电常数的连续性，环境因素，如作为温度，减少材料损耗，包括介电损耗和导体损耗，以及功率容量。为特定应用选择PCB板读取材料有助于设计高频功率分配器/电路或耦合器

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