Công nghệ vi sóng - Lựa chọn vi sóng và RF PCB

Với sự phát triển của truyền thông không dây và mạng băng thông rộng, PCB không còn đơn giản là đặt dây kim loại trên một số chất nền cách điện để đạt được kết nối. Trong nhiều trường hợp, chất nền và dây dẫn kim loại đã trở thành một phần của các yếu tố chức năng. Đặc biệt là trong các ứng dụng RF, các yếu tố tương tác với chất nền. Do đó, thiết kế và sản xuất PCB có ảnh hưởng quan trọng đến chức năng của sản phẩm. Như thể hiện trong hình 1 bên trái, dây dẫn trên một phần điển hình của bảng vi sóng là các yếu tố.

Các nhà sản xuất PCB của chúng tôi cũng tham gia nhiều hơn vào các vấn đề liên quan đến thiết kế, đặc biệt là truyền tín hiệu tần số cao và tốc độ cao. Tương tự như vậy, các nhà thiết kế phải có kiến thức chuyên sâu về quy trình sản xuất PCB để sản xuất PCB đủ điều kiện, hiệu suất cao.

Bắt đầu với câu hỏi này, chúng tôi sẽ giới thiệu một số thông số mà chúng tôi thường xuyên tiếp xúc và tiến hành một số cuộc thảo luận kỹ thuật từ nông đến sâu, hy vọng sẽ làm sâu sắc thêm sự giao tiếp và trao đổi giữa thiết kế và sản xuất.

1. Hằng số điện môi

Hằng số điện môi (DK, Isla, Er) xác định tốc độ truyền tín hiệu điện trong môi trường. Tốc độ truyền của tín hiệu điện tỷ lệ nghịch với căn bậc hai của hằng số điện môi. Hằng số điện môi càng thấp, tốc độ truyền tín hiệu càng nhanh. Hãy làm một phép so sánh hình ảnh. Anh chỉ muốn em chạy trên bãi biển. Độ sâu của nước làm ngập mắt cá chân của bạn. Độ nhớt của nước là hằng số điện môi. Độ nhớt của nước càng lớn, hằng số điện môi càng cao và hoạt động càng chậm.

Hằng số điện môi không dễ đo lường hoặc xác định. Nó không chỉ liên quan đến các đặc tính của phương tiện truyền thông mà còn liên quan đến phương pháp thử nghiệm, tần suất thử nghiệm, trạng thái của vật liệu trước khi thử nghiệm và trong quá trình thử nghiệm. Hằng số điện môi cũng thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Các yếu tố nhiệt độ được xem xét khi phát triển một số vật liệu đặc biệt. Độ ẩm cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hằng số điện môi, vì hằng số điện môi của nước là 70 và rất ít nước có thể gây ra những thay đổi đáng kể.

Dưới đây là hằng số điện môi (ở 1MHz) cho một số vật liệu điển hình:

Vật chất Hằng số điện môi

Có thể thấy rằng đối với các ứng dụng tốc độ cao và tần số cao, vật liệu lý tưởng nhất là môi trường không khí được bọc bằng lá đồng, Dung sai độ dày+/- 0.00001 ". Là một sự phát triển vật liệu, mọi người đang làm việc theo hướng này. Ví dụ, foamclad được phát triển bằng sáng chế bởi Arlon là hoàn hảo cho các ứng dụng của ăng ten trạm cơ sở. Tuy nhiên, không phải tất cả các thiết kế đều dựa trên thực tế là hằng số điện môi nhỏ hơn là tốt hơn. Điều này thường phụ thuộc vào một số thiết kế thực tế. Một số mạch có khối lượng rất nhỏ thường cần phải có Các hằng số điện môi cao, chẳng hạn như AR1000 của Arlon, được sử dụng trong thiết kế mạch thu nhỏ. Một số thiết kế, chẳng hạn như bộ khuếch đại công suất, thường sử dụng hằng số điện môi 2,55 (ví dụ: Arlon diclad527, ad255, v.v.) hoặc hệ số điện môi 3,5 (ví dụ: AD350, 25N/FR, v.v.) Ngoài ra còn có các thiết kế với hằng số điện môi 4,5 (ví dụ: ad450), chủ yếu thay đổi từ thiết kế FR-4 sang ứng dụng tần số cao và muốn sử dụng các thiết kế trước đó

Ngoài việc ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ truyền tín hiệu, hằng số điện môi phần lớn xác định trở kháng đặc trưng. Ở các phần khác nhau, kết hợp trở kháng đặc trưng đặc biệt quan trọng trong giao tiếp vi sóng. Nếu có sự không phù hợp trở kháng, sự không phù hợp trở kháng còn được gọi là VSWR (tỷ lệ sóng thường trú).

。

Cter: Vì hằng số điện môi thay đổi theo nhiệt độ và các vật liệu được sử dụng trong các ứng dụng vi sóng thường ở ngoài trời hoặc thậm chí trong môi trường không gian, Cter (hệ số nhiệt của ER) cũng là một tham số quan trọng. Một số PTFE chứa đầy bột gốm có thể có các đặc tính rất tốt, chẳng hạn như CLTE

2. Mất, mất góc cắt, DF, hệ số phân tán

Ngoài hằng số điện môi, yếu tố mất mát là một tham số quan trọng ảnh hưởng đến các đặc tính điện của vật liệu. Mất phương tiện truyền thông còn được gọi là mất góc tiếp tuyến, yếu tố mất mát, vv Nó đề cập đến sự mất mát của tín hiệu trong môi trường, hoặc mất năng lượng. Điều này là do khi các tín hiệu tần số cao (chúng thay đổi liên tục giữa các pha dương và âm) đi qua lớp điện môi, các phân tử trong môi trường cố gắng định hướng dựa trên các tín hiệu điện từ này, mặc dù thực tế, vì các phân tử này liên kết ngang và không thực sự định hướng, sự thay đổi tần số khiến các phân tử di chuyển không ngừng, Một lượng lớn nhiệt được tạo ra, dẫn đến mất năng lượng. Một số vật liệu, chẳng hạn như các phân tử PTFE, không phân cực, vì vậy chúng không bị ảnh hưởng bởi trường điện từ và bị mất rất ít. Tương tự như vậy, yếu tố mất mát có liên quan đến tần số và phương pháp thử nghiệm. Quy luật chung là tần số càng cao, tổn thất càng lớn

Ví dụ trực quan nhất là mức tiêu thụ năng lượng của hộp số. Nếu mất thiết kế mạch nhỏ, tuổi thọ pin có thể được cải thiện đáng kể; Khi nhận tín hiệu, vật liệu bị mất được sử dụng để tăng độ nhạy của ăng-ten với tín hiệu, làm cho tín hiệu rõ ràng hơn

Nhựa epoxy FR4 thường được sử dụng (dk4.5) có phân cực tương đối mạnh. Tại 1GHz, tổn thất là khoảng 0,025, trong khi lớp lót PTFE (dk2,17) mất 0,0009. So với polyimide chứa đầy thủy tinh, polyimide chứa đầy thạch anh không chỉ có hằng số điện môi thấp mà còn mất mát thấp vì hàm lượng silicon là tinh khiết.