電子元件應對高功率電平的途徑

例如，雖然還沒(méi)到銅的熱導率水平，但Rogers公司的幾種PCB材料可以提供比FR4高得多的熱導率。RO4350B材料的熱導率是0.62W/mK，而該公司的RO4360疊層熱導率可達0.80W/mK。雖然沒(méi)有顯著(zhù)的提高，但與FR4疊層相比確實(shí)有了兩至三倍的熱/功率能力提升，可實(shí)現射頻/微波電路所產(chǎn)生熱量的有效耗散。這兩種材料特別適合具有內置熱源(晶體管)的放大器應用，它們都具有較低的熱膨脹系數(CTE)值，因此能最大限度地減少隨溫度發(fā)生的尺寸變化。

許多商用計算機輔助工程(CAE)軟件設計包能夠在給定的應用功率電平和給定的電路參數設置條件下建模經(jīng)過(guò)射頻/微波電路的熱量流動(dòng)，包括PCB的熱導率。這些軟件設計包包含有許多單獨的程序，比如Sonnet Software公司的電磁仿真(EM)工具、Fluent公司的IcePak軟件、ANSYS公司的TAS PCB軟件以及Flomerics公司的Flotherm軟件。它們還包含許多設計軟件工具套件，如安捷倫科技(Agilent)的高級設計系統(ADS)、Computer Simulation Technology公司(CST)的CST Microwave Studio以及AWR公司的Microwave Office。

這些軟件工具甚至可以用來(lái)研究不同工作環(huán)境對射頻/微波電路功率處理能力的影響，比如在飛機的低大氣壓力或高海拔環(huán)境下足夠高功率電平下可能出現的電弧。這些程序還能通過(guò)對能量流經(jīng)元件(如耦合器或濾波器)時(shí)的場(chǎng)分布情況建模，來(lái)提升分立射頻/微波元件的功率處理能力。

當然，PCB材料并不是影響射頻/微波電路或系統中熱量流動(dòng)的唯一因素。電纜和連接器對高頻系統中功率/熱量的限制也是眾所周知的。在同軸組件中，連接器通?？梢员人B接的電纜處理更多的熱量/功率，而不同連接器具有不同的功率額定值。例如，N型連接器的功率額定值稍高于具有更小尺寸(和更高頻率范圍)的SMA連接器。電纜和連接器的平均功率和峰值功率都有額定值，峰值功率等于V2/Z，其中Z是特征阻抗，V是峰值電壓。平均功率額定值的簡(jiǎn)單估算方法是將電纜組件的峰值功率額定值乘以占空比。

Astrolab公司等許多電纜供應商開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)的計算程序來(lái)計算他們的同軸電纜組件的功率處理能力。而Times Microwave Systems等一些公司則提供免費的可下載計算程序，這些程序可用于預測他們自己的不同類(lèi)型同軸電纜的功率處理能力。

值得注意的是，這是對復雜主題的極其簡(jiǎn)單化處理。它還沒(méi)有涉及材料擊穿電壓、PCB耗散因數(損耗因數)如何影響電路的功率處理能力、對PCB材料熱膨脹系數(CTE)性能的影響以及連續波和脈沖能源之間發(fā)熱效應區別等主題。

在元件、電路和系統內，還有許多復雜的現象可能影響到功率處理能力，包括具有“打開(kāi)”和“關(guān)閉”狀態(tài)的開(kāi)關(guān)等可能具有不同射頻/微波功率能力的元件。除了軟件程序外，可用于熱分析的工具還可以提供基于紅外(IR)技術(shù)的熱成像功能，可以用來(lái)安全地研究元件、電路和系統中的熱量累積。這些熱成像工具可以從多種來(lái)源獲得，包括FLIR Systems公司和福祿克公司(Fluke)。