“无线通信”术语已经存在很多年了，它可能意味着很多不同的含义。鼠标和电脑之间的无线通信与卫星和地面站之间的无线通信大不相同。用于无线通信的PCB正如“无线通信”术语一样具有多种含义。一般来说，越复杂的无线通信系统需要越复杂的PCB。
根据无线系统的不同，对PCB的要求可能会有所不同。即使是在同一个系统中，不同的模块或元器件也可能有非常不同的要求。复杂无线通信系统的一个很好例子是近地轨道(Low Earth Orbit, 简称LEO)卫星系统应用。地面站将具有不同于空间基站的要求。这两类PCB主要区别是功率级别和功率管理。
由于在太空中运行的正常限制，此类卫星被设计为能高效地使用电力。地面站通常不太关注功率管理，可以具有比卫星高得多的功率水平，尽管较高的功率水平通常需要在热量管理和系统性能之间进行权衡。
卫星系统将涉及热量管理，但通常不同于地面站电子设备的热量管理问题。地面站PCB的热量管理问题常常集中在使用低损耗、高导热系数、低CTE(热膨胀系数)和低TCDk(Dk热系数)的高频电路材料。PCB的设计和制造也考虑到了热量管理问题，在可行的情况下，还包括导通孔围栏等设计特征。
与优异的金属导热性相比，大多数高频电路材料的介质导热性较差。简单对比一下，铜的导热率约为400W/m•K，大多数PCB电介质材料的导热率约为0.3 W/m•K。由于导热率的巨大差异，一些具有热量管理挑战的PCB将在内部构建空腔，将可最大限度地减少热流路径中的介电材料。热流路径源于PCB的热源或电路上的RF走线，以及热量迁移到将吸收热量的散热器。
在多年处理热量管理问题的过程中，PCB行业非正式地采用了一种经验法则，即导热系数为0.5 W/m∙K或更高的介质被认为适用于热量管理问题。许多陶瓷填充的高频层压板具高导热系数，有少数材料具有明显更高的导热系数。
RF设计人员必须考虑PCB使用的高频电路材料的不同特性。对于热量管理问题，较厚的基板将可增加热流路径，但不可取。然而当在较低的微波频率下运行时，通常需要较厚的层压板，因为插入损耗较小。这里假设使用具有低损耗因数的低损耗材料。插入损耗与RF功率加热电路产生的热量直接相关，较高的插入损耗将导致产生更多的热量。薄电路将具有较短的热流路径，这是良好的热量管理所需要的。然而使用较薄基板的电路将具有较高的插入损耗，且所应用的RF功率会产生更多的热量。
本文描述了对导热率的权衡，但是使用厚基板的应用应该考虑具有高导热率和低损耗因子的材料。当然使用薄基板的应用也将受益于这些特性，但通常更多的注意力放在最小化插入损耗上，以产生更少的热量。在最小化基于薄基板电路的插入损耗时，铜表面粗糙度通常是考虑因素之一。
基板与铜界面处的铜表面粗糙度对插入损耗有显著影响，对于基于较薄基板的电路尤其如此。更粗糙的铜表面会增加导体损耗，而导体损耗通常是基于薄材料电路的总插入损耗的很大组成部分。基本上当铜平面靠近在一起时，这是使用薄基板电路的情况，铜表面的作用将会对RF性能产生更大的影响。对RF性能的影响与相位角、波速、有效Dk以及如前所述的插入损耗有关。
举一专门为热量管理问题设计材料的例子，为高频电路材料设计的热导率值为1.24 W/m•K的层压板，被认为非常适合这一特性。此外该层压板具有0.0017的低损耗系数，并且可以使用具有光滑铜表面的极低轮廓铜。另一个之前没有提到但对热量管理很重要的特性是吸湿性。该层压板的吸湿率极低，仅为0.05%，可极大减少湿气对射频性能的不良影响。
有几种不同的测试方法可以用来确定基板的导热率。我们通常使用不包含铜影响的测试方法，因此所述层压板的导热率仅为基板的导热率。还有其他高频层压板的供应商，他们在导热率测试中包含铜的影响，这将导致性能看起来比实际情况要好得多。为此，在对热量敏感问题进行新设计时，最好联系并咨询材料供应商。
更多内容可点击这里查看，文章发表于《PCB007中国线上杂志》23年5月号，更多精彩原创内容，欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。
