0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

如何选择高频器件功分器和耦合器的PCB材料

射频问问 来源:射频问问 作者:射频问问 2022-10-25 09:44 次阅读

功分器和合路器是最常用/最常见的高频器件,对于耦合器例如定向耦合器来说也是如此。这些器件用于功分、合路、耦合来自天线或系统内部的高频能量,且损耗和泄露很小。PCB板材的选择对于这些器件实现所预想的性能来讲是一个关键因素。当设计和加工功分器/合路器/耦合器时,理解PCB材料的性能如何影响这些器件最终的性能是很有帮助的,例如:能够帮助对选定板材的一系列不同性能指标做出限制,包括频率范围,工作带宽,功率容量。

许多各种不同的电路用于设计功分器(反过来用即是合路器)和耦合器,它们具有各种不同的形式。功分器有简单的双路功分以及复杂的N路功分,视系统实际的需要而定。很多不同的定向耦合器以及其他类型的耦合器近些年来也有很大发展,包括威尔金森和阻性功分器以及兰格耦合器和正交混合节电桥,它们有很多不同的形式和尺寸。在这些电路设计中选择合适的PCB材料有助于其达到最佳的性能。

这些不同的电路类型都会折衷考虑设计的结构和性能,帮助设计者针对不同的应用选择板材。威尔金森双路功分器,是通过单一的输入信号来提供双路相等幅度和相位的输出信号,实际上是一个“无耗”电路,设计使得其提供一对比原信号小3dB(或者说是原信号一半)的输出信号(功分器每个端口的输出功率是随着输出端口数的增加而减小)。相比来说,阻性的双路功分器则提供一对比原信号小6dB的输出信号。阻性功分器中在每条支路增加的阻抗增加了损耗,但也增加了两路信号之间的隔离。

和许多电路设计一样,介电常数(Dk)一般都是选择不同PCB材料的起点,并且功分器/功率合成器的设计者一般都倾向于采用高介电常数(Dk)的电路材料,因为这些材料相比于低介电常数材料来说可以在更小尺寸的电路上提供有效的电磁耦合。高介电常数的电路存在一个问题,即电路板中的介电常数存在各向异性或者说在x,y,z方向上电路板材的介电常数值均不同。在同一方向上的介电常数变化很大时,同样很难得到阻抗均一的传输线。

保持阻抗不变性在实现功分器/合路器特性时十分重要,介电常数(阻抗)的变化会导致电磁能量和功率分配的不均匀。幸运的是,存在具有优越各向同性的商业PCB材料可以用于这些电路中,如TMM 10i电路材料。这些材料具有相对高的介电常数值9.8,并且在三个坐标轴方向上保持在9.8+/-0.245的水平上(在10GHz下测量)。这也可以理解成,功分器/合路器和耦合器的传输线中,均一的阻抗特性可以使得器件中电磁能量的分配恒定并且可测。对于更高介电常数的PCB材料,TMM 13i层压板具有12.85的介电常数并且在三个轴的变化在+/-0.35以内(10GHz)。

当然,在设计功分器/功率合成器以及耦合器时,恒定的介电常数以及阻抗特性只是PCB材料参数的其中之一需要考虑的。当设计功分器/合路器或耦合器电路时,最小化插入损耗通常是一个重要的目标,理想情况下,一个双路的威尔金森功分器可以提供给两个输出端口-3dB或一半的输入电磁能量。实际上,每个功分器/合路器(和耦合器)电路都会有一定的插入损耗,通常依赖于频率(当频率升高损耗也升高),所以对于一个功分器/合路器的设计来说,PCB材料的选择需要考虑如何控制,使得电路的插入损耗最小。

在无源高频器件如功分器/合路器或耦合器中,插入损耗实际上是很多损耗的总和,包括介质损耗,导体损耗,辐射损耗以及泄露损耗。其中的一些损耗可以通过精心的电路设计来加以控制,它们也有可能依赖于PCB材料的特性并且可以通过合理地选择PCB材料来使其损耗最小。阻抗不匹配(即驻波比损耗)可以导致损耗,但是可以通过选择恒定介电常数的PCB材料来减小。

最小化损耗在设计高功率值的功分器/合路器和耦合器中非常关键,因为在高功率下损耗会转化为热量并消散在器件和PCB材料中,而热量会对材料的介电常数值(和阻抗值)产生影响。

总之,当设计和加工高频功分器/合路器和耦合器时,PCB材料的选择应该基于很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,环境因素如温度,减小材料的损耗包括介质损耗和导体损耗以及功率容量。针对具体的应用选择PCB材料有助于设计高频功分器/合路器或耦合器时取得成功。

审核编辑:汤梓红

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • pcb
    pcb
    +关注

    关注

    4319

    文章

    23086

    浏览量

    397679
  • 耦合器
    +关注

    关注

    8

    文章

    725

    浏览量

    59698
  • 功分器
    +关注

    关注

    4

    文章

    135

    浏览量

    27180

原文标题:如何选择高频器件功分器和耦合器的PCB材料

文章出处:【微信号:射频问问,微信公众号:射频问问】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    如何选择高频器件耦合器PCB材料

    和合路是最常用/最常见的高频器件,对于耦合器
    发表于 01-13 13:46 2034次阅读

    如何选择高频器件耦合器PCB材料

    和合路是最常用/最常见的高频器件,对于耦合器
    发表于 05-28 06:09

    耦合器的区别

    耦合器,顾名思义,功率分配器,功率耦合器,
    发表于 11-09 18:05 1.4w次阅读

    一文教你如何选择高频器件耦合器PCB材料

    和合路是最常用/最常见的高频器件,对于耦合器
    发表于 04-28 14:43 2904次阅读

    耦合器的区别

    是把功率平均分配。耦合器是把功率不均等分配。耦合意思是连接,
    的头像 发表于 01-04 16:36 3.4w次阅读

    耦合器有何区别?

    耦合器基本上都用在射频信号中的无源器件,起到根据实际需要分配信号的目的。 合路是将不同
    发表于 08-29 09:24 2.2w次阅读

    高频器件耦合器PCB材料应该如何选择

    和合路是最常用/最常见的高频器件,对于耦合器
    发表于 11-06 10:40 2次下载
    <b class='flag-5'>高频</b><b class='flag-5'>器件</b><b class='flag-5'>功</b><b class='flag-5'>分</b><b class='flag-5'>器</b>和<b class='flag-5'>耦合器</b>的<b class='flag-5'>PCB</b><b class='flag-5'>材料</b>应该如何<b class='flag-5'>选择</b>

    详解耦合器的区别

    耦合器都是实现功率分配的器件,很多人还是搞不清楚这两者的区别,这就给采购带来一定的难题,今天科兰通讯小编为大家着重阐述一下
    的头像 发表于 07-04 11:00 1.8w次阅读

    读懂耦合器的区别不要再搞混了

    耦合器都是实现功率分配的器件,很多人还是搞不清楚这两者的区别,这就给采购带来一定的难题,今天科兰通讯小编为大家着重阐述一下
    的头像 发表于 06-14 10:34 2484次阅读

    耦合器的区别及应用

    耦合器是微波器件中常用的两种被动元件,它们在微波通信系统中扮演着重要的角色。虽然它们的外形和结构有些相似,但它们的功能和应用场合是不
    的头像 发表于 06-15 16:17 7234次阅读

    浅谈耦合器的区别

    (Power Divider)和耦合器(Coupler)是无源射频器件,用于信号的分配和耦合
    的头像 发表于 07-13 09:22 1581次阅读

    耦合器的区别

    耦合器的区别 耦合器
    的头像 发表于 12-07 15:17 2169次阅读

    耦合器的区别

    耦合器的区别 
    的头像 发表于 12-08 11:18 1864次阅读

    耦合器的基本原理与应用

    在无线通信和射频系统中,信号的强度调整是一个关键的技术需求。耦合器是两种常用于信号强度调整的设备。
    的头像 发表于 08-13 14:39 696次阅读

    耦合器哪个可以调整信号的强度

    在比较耦合器哪个可以调整信号的强度时,我们可以根据它们的基本功能和原理来进行分析。 一、
    的头像 发表于 08-13 14:42 359次阅读