ด้วยการออกแบบร่วมกันในการเลือกใช้วัสดุ การเพิ่มประสิทธิภาพการจัดการความร้อน การออกแบบโครงสร้างแม่เหล็กไฟฟ้า และการควบคุมกระบวนการที่มีความแม่นยำ บอร์ด PCB ความถี่สูง-สามารถตอบสนองข้อกำหนดที่เข้มงวดของเครื่องขยายสัญญาณ RF และไมโครเวฟสูง- อย่างเป็นระบบ ซึ่งช่วยแก้ปัญหาหลักสามประการของการสูญเสียสัญญาณ ความล้มเหลวจากความร้อน และอิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกันภายใต้กำลังไฟสูง
การเลือกพื้นผิวหลัก: ปรับสมดุลประสิทธิภาพ RF และการนำความร้อน
ข้อขัดแย้งหลักของเครื่องขยายสัญญาณกำลังสูง-คือความสมดุลระหว่างการสูญเสียสัญญาณต่ำและความสามารถในการกระจายความร้อนสูง และจำเป็นต้องเลือกบอร์ดที่เหมาะสมตามนั้น
สถานการณ์ PA สำหรับกำลังไฟขนาดเล็กและขนาดกลาง: Rogers RO4350B ที่มีค่าการนำความร้อน 0.69W/m · ควรใช้ K, Dk@10GHz =3.48, Df@10GHz =0.0037 ค่าการนำความร้อนเป็นสองเท่าของ FR-4 ทั่วไป และเข้ากันได้กับกระบวนการผลิต PCB ทั่วไป ทำให้เกิดความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและราคา
สถานการณ์จำลอง RF/ไมโครเวฟกำลังสูง: เลือก RT/duroid 6035HTC ที่มีค่าการนำความร้อน 1.44W/m · K ซึ่งเป็น 2.4 เท่าของวัสดุความถี่สูงมาตรฐาน- ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับเครื่องขยายสัญญาณเสียงที่มีความหนาแน่นกำลังสูง- และสามารถส่งออกความร้อนหนาแน่นของท่อส่งกำลัง GaN ได้อย่างรวดเร็ว
สถานการณ์โมดูล PA ขนาดเล็ก: การใช้ Rogers TMM10 ทำให้ Dk=9.20 สามารถลดขนาดของเครือข่ายการจับคู่ความยาวคลื่น 1/4 ได้อย่างมาก โดยมีการนำความร้อนที่ 0.76W/m · K ซึ่งช่วยปรับสมดุลข้อกำหนดการย่อขนาดและการกระจายความร้อน
การเลือกฟอยล์ทองแดง: เส้นทางสัญญาณความถี่สูง-ใช้ฟอยล์ทองแดงรายละเอียดต่ำพิเศษ- (HVLP, Rz<2 μ m) to suppress conductor loss caused by skin effect; The high current carrying path uses 2oz-4oz thick copper foil to enhance the current carrying capacity.
การออกแบบระบบการจัดการความร้อน: ขจัดความล้มเหลวด้านความร้อนของอุปกรณ์ไฟฟ้า
ประสิทธิภาพการระบายของอุปกรณ์ GaN ในเครื่องขยายกำลังสูง-อยู่ที่เพียง 50% -65% และ 35% -50% ของการใช้พลังงานจะถูกแปลงเป็นความร้อน โดยต้องมีการสร้างช่องกระจายความร้อนหลายระดับ:
รูปแบบการกระจายความร้อนขั้นพื้นฐาน: อาร์เรย์รู-ความร้อนผ่าน-ความหนาแน่นสูงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.2-0.3 มม. ถูกจัดเรียงไว้ใต้แผ่นระบายความร้อนของท่อส่งกำลัง และรูถูกทำให้เป็นโลหะทั้งหมดเพื่อนำความร้อนโดยตรงไปยังชั้นทองแดงที่มีการต่อลงดินในพื้นที่ขนาดใหญ่ด้านล่าง ซึ่งช่วยลดความต้านทานความร้อนได้มากกว่า 40%
โซลูชันการเพิ่มประสิทธิภาพของพลังงานสูง: การนำเทคโนโลยีเหรียญทองแดงแบบฝังมาใช้ บล็อกทองแดงบริสุทธิ์จะถูกฝังอยู่ในตำแหน่งการติดตั้งของอุปกรณ์จ่ายไฟ PCB และสามารถส่งความร้อนได้โดยตรงผ่านชั้นอิเล็กทริกเพื่อการส่งออก เหมาะสำหรับสถานการณ์ความหนาแน่นฟลักซ์ความร้อนสูงพิเศษ- ที่สูงกว่า 10W/cm ²
การเพิ่มประสิทธิภาพเค้าโครง: วางท่อพลังงานความร้อนสูงไว้ที่ขอบของ PCB ใกล้กับแผงระบายความร้อนภายนอก เพื่อหลีกเลี่ยงความเข้มข้นของจุดร้อน ฟอยล์ทองแดงเส้นทางพลังงานเปิดหน้าต่างบางส่วนเพื่อเผยให้เห็นทองแดง และเชื่อมต่อโดยตรงกับโครงสร้างการกระจายความร้อนภายนอกผ่านจาระบีซิลิโคนนำความร้อน ซึ่งช่วยลดความต้านทานความร้อนของอินเทอร์เฟซเพิ่มเติม
การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างแม่เหล็กไฟฟ้า: รับประกันความสมบูรณ์และความเสถียรของสัญญาณ
เครือข่ายที่ตรงกันของเครื่องขยายสัญญาณกำลังสูง-มีความไวอย่างยิ่งต่อความผันผวนของอิมพีแดนซ์ และต้องมีการออกแบบโครงสร้างที่แม่นยำเพื่อระงับการสะท้อนของสัญญาณและการกระตุ้นตัวเอง
การควบคุมอิมพีแดนซ์ที่เข้มงวด: ความทนทานต่ออิมพีแดนซ์ของคุณลักษณะ 50 Ω จะถูกควบคุมภายใน ± 5% และเส้นไมโครสตริปความยาวคลื่น 1/4 ได้รับการสร้างแบบจำลองและสอบเทียบล่วงหน้าโดยใช้ซอฟต์แวร์จำลองสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (HFSS) เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่ทำให้เกิดการเบี่ยงเบน Dk และออฟเซ็ตเครือข่ายที่ตรงกัน
การออกแบบการต่อสายดินและการป้องกัน: การใช้โครงสร้างแซนด์วิช "สัญญาณกราวด์สัญญาณ" แบบหลายชั้น- ทำให้ระนาบกราวด์ที่สมบูรณ์และไม่มีการแบ่งแยกถูกตั้งค่าไว้ใต้พื้นที่หลักของเครื่องขยายกำลัง โลหะผ่านรั้วถูกจัดเรียงไว้ที่ทั้งสองด้านของเส้นทางสัญญาณเพื่อแยกครอสทอล์คระหว่างช่องสัญญาณของเครื่องขยายเสียงต่างๆ และระงับ-การสั่นที่เกิดขึ้นเองซึ่งเกิดจากการมีเพศสัมพันธ์ของปรสิต
การบรรจุหีบห่อและการเพิ่มประสิทธิภาพ: ลดพื้นที่แผ่นทรานซิสเตอร์กำลังให้เหลือน้อยที่สุดตามผลการจำลองเพื่อลดความจุของปรสิต รู-สัญญาณความเร็วสูงผ่าน-ใช้เทคโนโลยีการเจาะกลับเพื่อกำจัดเสาทองแดงที่ตกค้างส่วนเกิน และหลีกเลี่ยงจุดสะท้อนในย่านความถี่ที่สูงกว่า 20GHz ซึ่งอาจทำให้เกนลดลง
การควบคุมกระบวนการที่แม่นยำ: บรรลุการผลิตจำนวนมากที่มีความน่าเชื่อถือสูง
การรักษาพื้นผิว: เทคโนโลยีการสะสมของเงินเป็นที่ต้องการสำหรับเส้นทางสัญญาณความถี่สูง- ซึ่งช่วยลดการสูญเสียของตัวนำลง 0.2dB เมื่อเทียบกับการสะสมของทองคำ/ นิ้ว@10GHz ในเวลาเดียวกัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแผ่นบัดกรีมีความเรียบ และหลีกเลี่ยงอัตราโมฆะในการเชื่อมเกินของอุปกรณ์ที่มีกำลังสูง-
ความถูกต้องของการเคลือบ: ควบคุมความทนทานต่อความหนาของชั้นอิเล็กทริกอย่างเคร่งครัดภายใน± 0.02 มม. เพื่อให้แน่ใจว่ามีความสม่ำเสมอของความต้านทาน แผ่นกดแบบผสม PTFE และ FR-4 ใช้กระบวนการทำความร้อนและกดแบบขั้นบันไดเพื่อหลีกเลี่ยงการแยกส่วนและการเบี่ยงเบนคงที่ของอิเล็กทริก
การตรวจสอบสภาพแวดล้อม: บอร์ดที่เสร็จสมบูรณ์ผ่านรอบอุณหภูมิ 100 รอบตั้งแต่ -40 องศาถึง+85 องศาเพื่อตรวจสอบว่าความผันผวนของกำลังขับของเครื่องขยายเสียงน้อยกว่า 0.5dB ที่อุณหภูมิต่างกัน ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดของสภาพการทำงานที่รุนแรง เช่น สถานีฐานกลางแจ้งและเรดาร์ที่ติดตั้งในยานพาหนะ