
你的位置:首頁 > EMC安規(guī) > 正文
PCB材料選型基礎(chǔ)!設(shè)計(jì)功分器和耦合器的必做功課
發(fā)布時(shí)間:2015-01-16 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】如何選擇高頻器件功分器和耦合器的PCB材料呢?PCB板材的選擇對(duì)于這些器件實(shí)現(xiàn)所預(yù)想的性能來講是一個(gè)關(guān)鍵因素。設(shè)計(jì)和加工功分器/合路器/耦合器時(shí),理解PCB材料的性能如何影響這些器件最終的性能對(duì)選擇也是很有幫助的!
功分器和合路器是最常用/最常見的高頻器件,對(duì)于耦合器例如定向耦合器來說也是如此。這些器件用于功分、合路、耦合來自天線或系統(tǒng)內(nèi)部的高頻能量,且損耗和泄露很小。PCB板材的選擇對(duì)于這些器件實(shí)現(xiàn)所預(yù)想的性能來講是一個(gè)關(guān)鍵因素。當(dāng)設(shè)計(jì)和加工功分器/合路器/耦合器時(shí),理解PCB材料的性能如何影響這些器件最終的性能是很有幫助的,例如:能夠幫助對(duì)選定板材的一系列不同性能指標(biāo)做出限制,包括頻率范圍,工作帶寬,功率容量。
許多各種不同的電路用于設(shè)計(jì)功分器(反過來用即是合路器)和耦合器,它們具有各種不同的形式。功分器有簡(jiǎn)單的雙路功分以及復(fù)雜的N路功分,視系統(tǒng)實(shí)際的需要而定。很多不同的定向耦合器以及其他類型的耦合器近些年來也有很大發(fā)展,包括威爾金森和阻性功分器以及蘭格耦合器和正交混合節(jié)電橋,它們有很多不同的形式和尺寸。在這些電路設(shè)計(jì)中選擇合適的PCB材料有助于其達(dá)到最佳的性能。

這些不同的電路類型都會(huì)折衷考慮設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和性能,幫助設(shè)計(jì)者針對(duì)不同的應(yīng)用選擇板材。威爾金森雙路功分器,是通過單一的輸入信號(hào)來提供雙路相等幅度和相位的輸出信號(hào),實(shí)際上是一個(gè)“無耗”電路,設(shè)計(jì)使得其提供一對(duì)比原信號(hào)小3dB(或者說是原信號(hào)一半)的輸出信號(hào)(功分器每個(gè)端口的輸出功率是隨著輸出端口數(shù)的增加而減?。O啾葋碚f,阻性的雙路功分器則提供一對(duì)比原信號(hào)小6dB的輸出信號(hào)。阻性功分器中在每條支路增加的阻抗增加了損耗,但也增加了兩路信號(hào)之間的隔離。
和許多電路設(shè)計(jì)一樣,介電常數(shù)(Dk)一般都是選擇不同PCB材料的起點(diǎn),并且功分器/功率合成器的設(shè)計(jì)者一般都傾向于采用高介電常數(shù)(Dk)的電路材料,因?yàn)檫@些材料相比于低介電常數(shù)材料來說可以在更小尺寸的電路上提供有效的電磁耦合。高介電常數(shù)的電路存在一個(gè)問題,即電路板中的介電常數(shù)存在各向異性或者說在x,y,z方向上電路板材的介電常數(shù)值均不同。在同一方向上的介電常數(shù)變化很大時(shí),同樣很難得到阻抗均一的傳輸線。
保持阻抗不變性在實(shí)現(xiàn)功分器/合路器特性時(shí)十分重要,介電常數(shù)(阻抗)的變化會(huì)導(dǎo)致電磁能量和功率分配的不均勻。幸運(yùn)的是,存在具有優(yōu)越各向同性的商業(yè)PCB材料可以用于這些電路中,如TMM 10i電路材料。這些材料具有相對(duì)高的介電常數(shù)值9.8,并且在三個(gè)坐標(biāo)軸方向上保持在9.8+/-0.245的水平上(在10GHz下測(cè)量)。這也可以理解成,功分器/合路器和耦合器的傳輸線中,均一的阻抗特性可以使得器件中電磁能量的分配恒定并且可測(cè)。對(duì)于更高介電常數(shù)的PCB材料,TMM 13i層壓板具有12.85的介電常數(shù)并且在三個(gè)軸的變化在+/-0.35以內(nèi)(10GHz)。
當(dāng)然,在設(shè)計(jì)功分器/功率合成器以及耦合器時(shí),恒定的介電常數(shù)以及阻抗特性只是PCB材料參數(shù)的其中之一需要考慮的。當(dāng)設(shè)計(jì)功分器/合路器或耦合器電路時(shí),最小化插入損耗通常是一個(gè)重要的目標(biāo),理想情況下,一個(gè)雙路的威爾金森功分器可以提供給兩個(gè)輸出端口-3dB或一半的輸入電磁能量。實(shí)際上,每個(gè)功分器/合路器(和耦合器)電路都會(huì)有一定的插入損耗,通常依賴于頻率(當(dāng)頻率升高損耗也升高),所以對(duì)于一個(gè)功分器/合路器的設(shè)計(jì)來說,PCB材料的選擇需要考慮如何控制,使得電路的插入損耗最小。
在無源高頻器件如功分器/合路器或耦合器中,插入損耗實(shí)際上是很多損耗的總和,包括介質(zhì)損耗,導(dǎo)體損耗,輻射損耗以及泄露損耗。其中的一些損耗可以通過精心的電路設(shè)計(jì)來加以控制,它們也有可能依賴于PCB材料的特性并且可以通過合理地選擇PCB材料來使其損耗最小。阻抗不匹配(即駐波比損耗)可以導(dǎo)致?lián)p耗,但是可以通過選擇恒定介電常數(shù)的PCB材料來減小。
最小化損耗在設(shè)計(jì)高功率值的功分器/合路器和耦合器中非常關(guān)鍵,因?yàn)樵诟吖β氏聯(lián)p耗會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量并消散在器件和PCB材料中,而熱量會(huì)對(duì)材料的介電常數(shù)值(和阻抗值)產(chǎn)生影響。
總之,當(dāng)設(shè)計(jì)和加工高頻功分器/合路器和耦合器時(shí),PCB材料的選擇應(yīng)該基于很多不同的關(guān)鍵材料特性,包括介電常數(shù)值,材料中介電常數(shù)的連續(xù)性,環(huán)境因素如溫度,減小材料的損耗包括介質(zhì)損耗和導(dǎo)體損耗以及功率容量。針對(duì)具體的應(yīng)用選擇PCB材料有助于設(shè)計(jì)高頻功分器/合路器或耦合器時(shí)取得成功。
特別推薦
- 研華AMAX革新城式:三合一平臺(tái)終結(jié)工業(yè)控制“碎片化”困局
- 安勤雙劍出鞘:HPS-ERSU4A工作站+MAB-T660邊緣AI重塑精準(zhǔn)醫(yī)療
- 【工程師必看】貿(mào)澤上新:三分鐘搞定FTTH終端的光纖快速接頭方案
- 顛覆UWB設(shè)計(jì)!Abracon沖壓金屬天線實(shí)現(xiàn)79ps時(shí)延精度
- 變壓器技術(shù)全景圖:從電磁感應(yīng)到平面革命
- 體積減半性能翻倍!Nexperia CFP15B封裝重塑功率晶體管天花板
- 國(guó)產(chǎn)突圍!谷泰微GT4321以250ps延遲刷新USB/音頻切換性能紀(jì)錄
技術(shù)文章更多>>
- 安森美與英偉達(dá)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,800V直流方案賦能AI數(shù)據(jù)中心能效升級(jí)
- 安森美與舍弗勒強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,EliteSiC技術(shù)驅(qū)動(dòng)新一代PHEV平臺(tái)
- 變壓器技術(shù)全景圖:從電磁感應(yīng)到平面革命
- 國(guó)產(chǎn)MCUGD32E235如何破局家電變頻控制?全場(chǎng)景高能效方案拆解
- 厘米級(jí)世界鏡像:移動(dòng)測(cè)繪的技術(shù)突圍與場(chǎng)景革命
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
云計(jì)算
云母電容
真空三極管
振蕩器
振蕩線圈
振動(dòng)器
振動(dòng)設(shè)備
震動(dòng)馬達(dá)
整流變壓器
整流二極管
整流濾波
直流電機(jī)
智能抄表
智能電表
智能電網(wǎng)
智能家居
智能交通
智能手機(jī)
中電華星
中電器材
中功率管
中間繼電器
周立功單片機(jī)
轉(zhuǎn)換開關(guān)
自耦變壓器
自耦調(diào)壓器
阻尼三極管
組合開關(guān)