Technique RF - Choix de PCB micro - ondes et RF

Avec le développement des communications sans fil et des réseaux à large bande, les PCB ne se contentent plus de poser des fils métalliques sur certains substrats isolants pour réaliser des interconnexions. Dans de nombreux cas, le substrat et les conducteurs métalliques font déjà partie des éléments fonctionnels. En particulier dans les applications radiofréquences, les éléments interagissent avec le substrat. Par conséquent, la conception et la fabrication de cartes de circuits imprimés ont un impact crucial sur le fonctionnement des produits. Comme le montre la figure 1 à gauche, les conducteurs sur une partie typique de la plaque micro - ondes sont des éléments.

Nous, les fabricants de PCB, sommes également plus impliqués dans les choses liées à la conception, en particulier dans la transmission de signaux haute fréquence et haute vitesse. De même, les concepteurs doivent avoir une connaissance approfondie du processus de fabrication de PCB pour produire pleinement des PCB qualifiés et performants.

À partir de cette question, nous présenterons certains paramètres avec lesquels nous sommes souvent en contact et nous aurons des discussions techniques approfondies dans l'espoir d'approfondir la communication et la communication entre la conception et la fabrication.

1. Constante diélectrique

La constante diélectrique (DK, Isla, er) détermine la vitesse de propagation du signal électrique dans le milieu. La vitesse de propagation du signal électrique est inversement proportionnelle à la racine carrée de la constante diélectrique. Plus la constante diélectrique est faible, plus le signal est transmis rapidement. Faisons une analogie figurative. Je veux juste que tu cours sur la plage. La profondeur de l'eau inonde vos chevilles. La viscosité de l'eau est une constante diélectrique. Plus l'eau est visqueuse, plus la constante diélectrique est élevée et plus la vitesse de fonctionnement est lente.

Les constantes diélectriques ne sont pas faciles à mesurer ou à définir. Il est lié non seulement aux caractéristiques du milieu lui - même, mais aussi à la méthode d'essai, à la fréquence des essais, à l'état du matériau avant et pendant les essais. La constante diélectrique peut également varier avec les changements de température. Le facteur de température est pris en compte lors du développement de certains matériaux spéciaux. L'humidité est également un facteur important dans l'influence de la constante diélectrique, car l'eau a une constante diélectrique de 70, et très peu d'eau provoque des changements importants.

Voici les constantes diélectriques (à 1 MHz) de certains matériaux typiques:

Constante diélectrique du matériau

On voit que pour les applications à haute vitesse et à haute fréquence, le matériau le plus souhaitable est un milieu d'air enveloppé d'une feuille de cuivre, Tolérance d'épaisseur de + / - 00000 1 ".en tant que développement de matériaux, tout le monde travaille dans cette direction.par exemple, le foamclad développé par Arlon breveté est idéal pour les applications d'antennes de stations de base.cependant, toutes les conceptions ne sont pas fondées sur le fait que plus la constante diélectrique est petite, mieux c'est.cela dépend souvent de certaines conceptions réelles.certains circuits de très petite taille doivent généralement avoir Des constantes diélectriques élevées, telles que l'ar1000 d'Arlon, sont utilisées pour miniaturiser la conception de circuits. Certains modèles, tels que les amplificateurs de puissance, utilisent généralement une constante diélectrique de 2,55 (par exemple, Arlon diclad527, ad255, etc.) ou un coefficient diélectrique de 3,5 (par exemple, ad350, 25n / fr, etc.). Il existe également des modèles avec une constante diélectrique de 4,5 (par exemple, ad450), qui passent principalement de la conception fr - 4 à des applications haute fréquence et souhaitent utiliser les modèles précédents.

La constante diélectrique, en plus d'influencer directement la vitesse de transmission du signal, détermine en grande partie l'impédance caractéristique. Dans les différentes parties, l'adaptation d'impédance caractéristique est particulièrement importante dans la communication micro - ondes. S'il y a un désaccord d'impédance, le désaccord d'impédance est également appelé rapport d'onde stationnaire

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Cter: Étant donné que la constante diélectrique varie en fonction de la température et que les matériaux utilisés dans les applications de micro - ondes se trouvent généralement à l’extérieur ou même dans des environnements spatiaux, cter (coefficient thermique de l’er) est également un paramètre clé. Certains PTFE remplis de poudre céramique peuvent avoir de très bonnes caractéristiques, par exemple clte

2. Perte, tangente d'angle de perte, DF, facteur de dispersion

En plus de la constante diélectrique, le facteur de perte est un paramètre important qui affecte les propriétés électriques des matériaux. La perte de média est également appelée tangente d'angle de perte, facteur de perte, etc. elle fait référence à la perte du signal dans le média, ou à la perte d'énergie. En effet, lorsqu'un signal haute fréquence (qui varie constamment entre une phase positive et une phase négative) traverse la couche diélectrique, les molécules du milieu tentent de s'orienter en fonction de ces signaux électromagnétiques, malgré le fait que, puisque ces molécules sont réticulées et ne peuvent pas être vraiment orientées, la variation de fréquence maintient Les molécules en mouvement ininterrompu, Une grande quantité de chaleur est produite, ce qui entraîne une perte d'énergie. Certains matériaux, tels que les molécules de polytétrafluoroéthylène, sont apolaires, ils ne sont donc pas affectés par les champs électromagnétiques et ont peu de pertes. De même, le facteur de perte est également lié à la fréquence et à la méthode de test. La loi générale est que plus la fréquence est élevée, plus les pertes sont importantes

L'exemple le plus intuitif est la consommation d'énergie de la transmission. Si les pertes de conception du circuit sont faibles, la durée de vie de la batterie peut être considérablement améliorée; Lors de la réception du signal, le matériau de perte est utilisé pour augmenter la sensibilité de l'antenne au signal, ce qui rend le signal plus clair

La résine époxy fr4 couramment utilisée (dk4.5) a une polarité relativement forte. A 1 GHz, les pertes sont de l'ordre de 0025 contre 00009 pour un substrat PTFE (DK 2,17). Contrairement aux Polyimides chargés de verre, les Polyimides chargés de quartz ont non seulement une faible constante diélectrique, mais aussi de faibles pertes, car la teneur en silicium est pure.