射频/微波规划中正确的热办理需从细心挑选电子资料开端，而印刷电路板(PCB) 又是这些资猜中最重要的一种。在大功率、高频率的电路(如功放)中，热量或许在放大器中的有源器材周围积累起来。为了避免器材结点、邻近的电路元器材或甚 至PCB资料的损坏，体系有必要将热量从有源器材中正确地传导出去，并通过器材封装、电路接地、散热片、设备机壳和环境空气安全地发出。PCB资料的挑选对 大功率射频/微波规划的整体热办理有很大的影响。
电路资料的 功率处理才能与其操控温升的才能有关，而温升又是外加功率和耗散功率的函数。关于大多数电子元器材而言，作业温度升高将会缩短其作业寿数，并且常常还会降 低其电气功能。不管是环境温度较高，仍是因大功率作业而引起的电路及其元器材温度升高，其成果都会导致高温下的损坏和功能下降。依据电路有必要耗散的功率大 小，使该电路坚持在较低的温度下，一般能够确保较高的可靠性。
PCB在高温下会发生什么现象呢?就像大多数资料相同，PCB 会随温度改动而热胀冷缩——当温度上升时，PCB会在三个轴向上(长度、宽度和厚度)胀大。这种随温度改动导致的胀大程度，能够用PCB资料的热胀大系数 (CTE)来表征。由于PCB一般由覆铜(用于构成传输线和地平面)电介质构成，所以该资料在x和y方向上的线性CTE，一般规划得与铜的CTE(约 17ppm/℃)相匹配。通过这种办法，这些资料就会随温度的改动而一同胀大和缩短，然后最大程度地减小了两种资料衔接处的应力。
电介质资料z轴(厚度)的CTE，一般规划为较低的值，以便最大程度地减小随温度而发生的尺度改动，并坚持电镀通孔(PTH)的完整性。PTH为接地和多层电路板互连，供给所需的从电路板顶层到底层的途径。
除了机械改动以外，温度还会影响PCB的电气功能。例如，PCB层压板的 相对介电常数是温度的函数，由介电常数的热系数这一参数所界说。该参数描绘了介电常数的改动(单位一般是ppm/℃)。由于高频传输线的阻抗不只取决于基 板资料的厚度，并且取决于其介电常数，因此z轴的CTE和作为温度函数的介电常数的改动，会明显影响在这种资料上制造的微带和带状传输线的阻抗。
当然，微波电路依赖于元器材和电路结点之间严密匹配的阻抗，来最大极限地减小或许导致信号损失和相位失真的反射。在功放电路中，阻抗匹配电路用于实现从功率 晶体管的典型低阻抗到射频/微波电路或体系的典型50Ω特性阻抗的转化。由大功率信号的温度效应引起的传输线阻抗的改动，或许改动高频放大器的频率响应， 因此，应通过细心挑选PCB层压板来尽或许减小这些效应。
在挑选在大功率电平缓高频下有助于最大极限减小热量发生的PCB资料时，还有许多其他的参数也很有用。在某个温度点，某些资料会改动其状况，这个温 度便是其间的一个参数——被称为液态玻璃化转变温度或玻璃化转变温度(简写为Tg)。例如，它能够指示在一种资料的CTE特性中，将发生巨大改动的温度 (图1)。由于资料的CTE会阅历相当大的改动，当作业温度超越Tg时，资料的机械和电气功能会变得不稳定，因此，除了时间短的处理进程(如在回流焊进程 中，资料要求处于较高温度下)外，作业温度应一直坚持在该温度以下。
图1：PCB资料的热胀大系数(CTE)特性在高于资料的玻璃化温度Tg时会发生急剧改动，并且在机械和电气方面变得不稳定。
别的一个与温度有关的要害参数是PCB的最高作业温度(MOT)。MOT是保险商实验室(UL)给特定电路制造场所运用特定PCB资料出产的单一PCB结构 界说的一个额定值。MOT是PCB能够在任何时长内正常作业又不会明显下降电路要害功能特点的最高温度。假如电路在高于MOT的温度下作业了一段较长时 间，可靠性危险将值得考虑。MOT额定值意味着为PCB供给了安全的高温指示，尽管它并未包含高输入功率电平对PCB的影响。
PCB 资料的热导率能够用作层压板散热功率的相对指示器。该参数本质上描绘了PCB资料的导热才能，其计量单位是每米资料每开尔文温度的瓦特功率。与电导率和电 子在资猜中的活动相似，热导率用于估计热量通过给定资料时的能量损耗率。热导率的倒数是热阻率，或资料阻挠热量活动的才能。
盯梢热导率
热导率取决于资料的各种特点，例如其分子结构。举例来说，玻璃是一种较差的热导体，具有1.1W/(m-K)的极低热导率。另一方面，铜对热量活动的阻抗很 低，具有401W/(m-K)的十分高的热导率。由于PCB介电资料的热导率特别低(高Tg FR-4电路资料的热导率一般在0.24W/(m-K)左右)，因此热量能够很容易地在大功率PCB的导线(这些导线一般是用具有极低热阻的铜做的)上积 聚起来。但挑选具有较高热导率的PCB资料，答应电路作业在较高的功率电平。
下表对一些典型的PCB层压资料进行了比较(其 中包含Rogers公司相对较新的产品RT/duroid 6035HTC层压资料)。如表中所示那样，RT/duroid 6035HTC资料具有比FR-4、乃至若干低损耗高频层压资料高得多的热导率。这种资料由陶瓷填充的PTFE复合电介质和规范或反向处理过的电解 (ED)铜箔组成。该资料由于具有很高的热导率，因此被广泛地用于数百瓦特的功率微波放大器中进行高效的热办理。在z轴上，它在10GHz时的相对介电常 数为3.50，并且其在整个电路板上的公役坚持在±0.05之内，然后坚持传输线的阻抗共同。x和y轴的CTE是19ppm/℃，与铜的CTE挨近匹配。
当然，在电路规划中，正确的热办理并不只仅简略地挑选具有最佳热特点的电路层压板。有许多其它要素会影响作业在给定功率电平缓频率的电路的温度。例如，电路资料由耗散因数来表征，它是由介电资料引起的损耗。还有通过传导性传输线(例如微带线或带状线电路)的损耗，并且越高的插入损耗，将导致传输线在较高的功率电平下发生越多的热量。PCB上铜导体的粗糙性会导致插损的添加，特别是在较高频率时。
此外，PCB资料介电常数的挑选将决议射频/微波电路的尺度和密度，由于微波传输线结构的尺度取决于要处理的信号波长。当相对介电常数较大时，到达 给定阻抗所需的传输线的尺度会较小，而PCB的功率处理才能将受限于导线的宽度和插损以及地平面距离。举例来说，关于一个放大器电路，挑选具有较小相对介 电常数的PCB资料，关于给定阻抗能够使传输线更宽，然后改进暖流。运用相对介电常数较大的PCB资料，将导致更细的传输线尺度和距离更密的电路，因此在 大功率电路中或许构成热门。别的，挑选低耗散因数的资料，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。
凭借 免费的MWI 2010微波阻抗核算器软件，咱们仿真了几种不同PCB层压板在大功率电平下运用时的特性，并把MOT作为决议每种资料实践能够处理的最大射频功率的要害 参数。每种资料的MOT假定为+105℃。在每个核算用例中，运用的环境温度都是+25℃(室温)，一起，针对不同的功率电平，对环境温度以上的温升作了 猜测。每种资料上都运用2盎司的铜作为导电叠层，制造了相同的20mil厚、50Ω微带线测验电路。在把高Tg FR-4层压板与Rogers公司的RO4350B层压板比较较后能够发现，在800MHz时，关于可比的温升，功率处理才能的猜测差异十分明显(图 2)。在射频功率电平约40W时，FR-4相关于环境的温升约为+75℃;而RO4350B层压板相对环境温升约+77℃时的射频功率简直挨近250W。
图2：MWI 2010微波阻抗核算器的猜测标明，与作业在800MHz的高Tg值FR-4和RO4350B层压板比较，RT/duroid 6035HTC的高热导率转换成更高的功率处理才能。
把RT/duroid 6035HTC层压板添加到2GHz更高频率的MWI 2010仿真中，并假定电路与资料(2盎司铜)条件与800MHz仿真时相同，在温升高于环境温度挨近+90℃时，FR-4实践表现出较低的功率处理才能 (约25W);而作业在2GHz的RO4350B关于约150W的射频功率，显示出挨近+85℃的温升(图3)。RT/duroid 6035HTC专门针对大功率运用而规划，通过这些MWI 2010仿真标明，它在2GHz频率、350W射频功率以上作业时，相对环境的温升仅超越+80℃。这些仿真使咱们不只愈加认识到了RT/duroid 6035HTC层压板在大功率电平下的希望才能，并且愈加认识了别的两种资料的功率处理才能对频率的依赖性。
