射频计的热管理从选择电路板开始

此外，PCB材料介电常数的选择将决定射频/微波电路的尺寸和密度，因为微波传输线结构的尺寸取决于要处理的信号波长。当相对介电常数较大时，达到给定阻抗所需的传输线的尺寸会较小，而PCB的功率处理能力将受限于导线的宽度和插损以及地平面间距。举例来说，对于一个放大器电路，选择具有较小相对介电常数的PCB材料，对于给定阻抗可以使传输线更宽，从而改善热流。使用相对介电常数较大的PCB材料，将导致更细的传输线尺寸和间距更密的电路，因而在大功率电路中可能形成热点。另外，选择低耗散因数的材料，有助于最大程度地减小传输线的插损，并优化放大器电路的增益。

借助免费的MWI 2010微波阻抗计算器软件，我们仿真了几种不同PCB层压板在大功率电平下使用时的特性，并把MOT作为决定每种材料实际能够处理的最大射频功率的关键参数。每种材料的MOT假设为+105℃。在每个计算用例中，使用的环境温度都是+25℃(室温)，同时，针对不同的功率电平，对环境温度以上的温升作了预测。每种材料上都使用2盎司的铜作为导电叠层，制作了相同的20mil厚、50Ω微带线测试电路。在把高Tg FR-4层压板与Rogers公司的RO4350B层压板相比较后可以发现，在800MHz时，对于可比的温升，功率处理能力的预测差异非常显著(图 2)。在射频功率电平约40W时，FR-4相对于环境的温升约为+75℃；而RO4350B层压板相对环境温升约+77℃时的射频功率几乎接近250W。

图2：MWI 2010微波阻抗计算器的预测表明，与工作在800MHz的高Tg值FR-4和RO4350B层压板相比，RT/duroid 6035HTC的高热导率转换成更高的功率处理能力。

把RT/duroid 6035HTC层压板增加到2GHz更高频率的MWI 2010仿真中，并假设电路与材料(2盎司铜)条件与800MHz仿真时相同，在温升高于环境温度接近+90℃时，FR-4实际表现出较低的功率处理能力(约25W)；而工作在2GHz的RO4350B对于约150W的射频功率，显示出接近+85℃的温升(图3)。RT/duroid 6035HTC专门针对大功率使用而设计，经过这些MWI 2010仿真表明，它在2GHz频率、350W射频功率以上工作时，相对环境的温升仅超过+80℃。这些仿真使我们不仅更加意识到了RT/duroid 6035HTC层压板在大功率电平下的期望能力，而且更加认识了另外两种材料的功率处理能力对频率的依赖性。

图3：这些仿真结果表明，与工作在2GHz的高Tg FR-4和RO4350B层压板相比，RT/duroid 6035HTC的高热导率能转换成更高的功率处理能力。