Dielektrinė konstanta yra pagrindinis rodiklisAukštas - dažnisPCB plokštės, kurios daro didelę įtaką signalo perdavimo našumui.
Pagrindinės dielektrinės konstantos sąvokos
Dielektrinė konstanta, dar žinoma kaip leistinumas, yra pagrindinis fizinis kiekis, matuojantis dielektrinių medžiagų gebėjimą kaupti elektrinę energiją veikiant elektriniam laukui. Aukštos - dažnio spausdintos plokštės, dielektrinė konstanta atspindi medžiagos atsako charakteristikas į elektrinius laukus. Kai PCB plokštėje taikomas elektrinis laukas, dielektriko poliarizacija sukuria sukeltus krūvius. Kuo didesnė dielektrinė konstanta, tuo daugiau energijos kaupia medžiagos, o kuo lėtesnis elektros lauko sklidimo greitis. Žvelgiant iš mikroskopinės perspektyvos, atomai ar molekulės dielektrikose turi įtakos elektrinis laukas, sukeliantis krūvio pasiskirstymo pokyčius ir formuojant elektrinius dipolius, kurie linkę suderinti su elektrinio lauko kryptimi, taip paveikdamas elektrinį lauką. Skirtingos medžiagos turi skirtingas poliarizacijos gebėjimus dėl atominės struktūros ir molekulinės sudėties skirtumų, todėl atsiranda skirtingos dielektrinės konstantos. Pvz., Oro dielektrinė konstanta yra artima 1, o aukštos - dielektrinė konstanta dažniausiai PCB plokštės paprastai yra tarp 2-10.
Veiksniai, turintys įtakos aukštos {- dielektrinės konstantos
Cheminė lakštinio metalo sudėtis
Dervos sistema daro didelę įtaką dielektrinei konstantai. Politetrafluoretileno dervos dielektrinė konstanta yra maždaug 2,2, kuri tinka scenarijams, kuriems reikalingas didelis signalo perdavimo greitis; Termoretingo polifenileno eterio dervos dielektrinė konstanta yra tarp 3,0 - 3,8; Angliavandenilių dervos sistema svyruoja nuo 2,5 iki 3,5; Įprasta epoksidinė derva nėra tinkama aukštam - dažniui ir greitajam taikymui dėl jo polinių grupių ir dielektrinės konstantos 4-5. Be to, pridedant mažo dielektrinių pastovių užpildų, tokių kaip keramika, gali pakeisti plokštės vidinį elektrinio lauko pasiskirstymą ir sumažinti lygiavertę dielektrinę konstantą. Stiklo pluošto audinys, kaip armatūrinė medžiaga, turi dielektrinę konstantą 6-7. Nelygintas stiklo pluošto audinio kiekis ir pasiskirstymas gali sukelti regioninius lentos dielektrinės konstantos skirtumus, turinčius įtakos signalo perdavimui.
Aplinkos veiksniai
Temperatūros padidėjimas sustiprins medžiagų molekulių šiluminį judesį, pakeis tarpmolekulines sąveikas ir padidins dielektrinę konstantą. Kaip ir įprastuose FR-4 lakštuose, dielektrinė konstanta gali skirtis iki 20% tarp 0–70 laipsnių, o tai daro įtaką signalo vėlavimui. Drėgmė yra vienodai kritiška, kai vandens dielektrinė konstanta yra iki 70. Po to, kai plokštė sugeria vandenį, keičiasi elektrinio lauko pasiskirstymas ir padidėja dielektrinė konstanta. Drėgnoje aplinkoje lengvai paveikiama signalo perdavimo kokybė.
Dažnis
Esant aukštam - dažnio elektriniams laukams, dielektriko poliarizacija negali neatsilikti nuo elektrinio lauko pokyčių, poliarizacijos laipsnis susilpnėja, o dielektrinė konstanta mažėja. Imtis paprastųFr-4Lenta kaip pavyzdys, dielektrinė konstanta yra apie 4,7 esant 1 megahertzui, mažėja iki 4,19 esant 1 gigahertzui, o pokytis sulėtėja virš 1 gigahertz. Aukšto dažnio ir aukšto - greičio PCB plokštės turi išlaikyti stabilią dielektrinę konstantą plačiame dažnių diapazone, kad būtų užtikrintas signalo perdavimo našumas.
Dielektrinės konstantos įtaka aukšto dažnio PCB signalo perdavimui
Signalo perdavimo greitis
Remiantis elektromagnetine teorija, signalų perdavimo greitis lape yra atvirkščiai proporcingas dielektrinės konstantos kvadratinei šakniui. Mažos dielektrinės konstantos plokštelės gali žymiai pagerinti signalo perdavimo greitį, sumažinti latenciją ir patenkinti scenarijų, tokių kaip 5G ryšys, poreikius ir aukštą - greičio duomenų perdavimą. Jei 5G bazinių stočių RF grandinėje naudojami žemos dielektrinės pastovios politetrafluoretileno lakštai, ji gali efektyviai pagerinti signalo perdavimo efektyvumą.
Būdinga varža
Būdinga varža yra svarbus aukšto - dažnio PCB dizaino parametras, o jo skaičiavimas yra susijęs su dielektrine konstanta. Dielektrinės konstantos nuokrypis gali sukelti būdingą varžą nukrypti nuo projektavimo vertės, todėl signalo atspindys ir silpnėjimas. RF grandinėse varžos neatitikimas gali generuoti stovinčias bangas ir sumažinti grandinės veikimą, todėl labai svarbu tiksliai valdyti dielektrinę konstantą.
Signalo silpnėjimas
Aukštos dielektrinės pastovios medžiagos turi aukštą poliarizacijos laipsnį, stiprią tarpmolekulinę sąveiką ir yra linkusios absorbuojančios signalo energiją ir paverčiant ją šilumine energija, todėl signalo susilpnėjimas. Ilgame - atstumu aukštas - greičio signalo perdavimas, pavyzdžiui, aukštas - greičio užpakalines lentas ir duomenų centro sujungimo linijas, pasirinkdami žemą dielektrinę konstantą ir žemus nuostolius, gali efektyviai sumažinti signalo sutrikimą ir užtikrinti perdavimo kokybę.
Aukštos {- dielektrinės konstantos matavimo metodas
Perdavimo linijos metodas
Paprastai naudojamas perdavimo linijos metodas, įskaitant „MicroStrip“ linijos metodą ir juostelių linijos metodą. „MicroStrip“ linijos metodas naudoja plokštę kaip dielektrinį substratą, matuoja perdavimo parametrus per tinklo analizatorių ir atvirkščiai rekomenduoja elektros konstantas. Tai yra standartinis pramonės metodas, kuris atitinka atitinkamas Tarptautinės elektroninės pramonės asociacijos bandymo metodų vadovo specifikacijas. Juostos linijos taisyklėje naudojamas juostos linijos rezonatorius, kad būtų galima išmatuoti rezonansinį dažnį ir kokybės koeficientą, ir sujungia teorinius ar modeliavimo skaičiavimus, kad apskaičiuotų sudėtingą dielektrinę konstantą. Tai tinka nežinomų dielektrinių pastovių medžiagų matavimui
Rezonanso metodas
Rezonanso metodas apima mėginio, pagaminto iš lakštinio metalo į rezonansinę ertmę, įdėjimą ir dielektrinės konstantos apskaičiavimą atsižvelgiant į ertmės rezonansinio dažnio ir kokybės koeficiento pokyčius prieš ir po įterpimo. Šis metodas yra labai tikslus, tačiau reikalauja griežtos įrangos ir mėginių paruošimo, ir dažnai naudojamas tiksliams laboratoriniams matavimams.
Aukštos - dielektrinės konstantos reikalavimai skirtinguose taikymo scenarijuose
5G ryšio laukas
Moduliuose dažnai naudojamos angliavandenilių dervos plokštės arba politetrafluoretileno plokštės, kurių dielektrinė konstanta yra 2,5–3,5
5G signalų yra aukšto dažnio ir greito perdavimo greičio, todėl reikia mažos dielektrinės konstantos ir gero plokštės stabilumo, taip pat gerą atsparumą aplinkai. RF priekis - pabaiga
Automobilių elektronikos laukas
Automobilių radaro ir transporto priemonių tinklų sistemos reikalauja aukštos - tikslaus signalo perdavimo. Millimetro bangų radaro pritaikymuose keramikiniai užpildytos termoretingo medžiagos lakštai su dielektrine konstanta yra 3-4 ir stiprus stabilumas yra pasirinktas siekiant užtikrinti tikslų signalo perdavimą sudėtingoje aplinkoje.
aviacijos ir kosmoso laukas
Aviacijos ir kosmoso elektroninė įranga susiduria su ekstremalia aplinka, kuriai reikalinga stabili dielektrinė plokštės konstanta plačiame temperatūros diapazone, tuo pačiu atitinka atsparumo lengvam ir radiacijai reikalavimus. Poliimido substratai yra plačiai naudojami dėl jų atsparumo aukštai temperatūrai ir stabilios dielektrinės konstantos. Aukštos - dielektrinė konstanta daro didelę įtaką signalo perdavimo našumui, vykstant įvairiems aspektams, pradedant nuo pagrindinių koncepcijų, turinčių įtakos veiksniams ir matavimo metodams ir taikymui. Kuriant 5G, automobilių elektroniką, aviacijos ir kosmoso ir kitus laukus, PCB lentų, turinčių mažą dielektrinę konstantą ir aukštą stabilumą, tyrimai ir plėtra tapo tendencija, kuri paskatins elektroninę technologiją į naujas aukštis.