Dielektrinen vakio on keskeinen osoituskorkea - taajuusPCB -levyt, joilla on ratkaiseva vaikutus signaalin lähetyksen suorituskykyyn.
Dielektrisen vakion peruskäsitteet
Dielektrisyysvakio, joka tunnetaan myös nimellä lupa, on keskeinen fysikaalinen määrä, joka mittaa dielektristen materiaalien kykyä varastoida sähköenergiaa sähkökentän vaikutuksella. Korkeassa - taajuuden tulostetuissa piirilevyissä dielektrinen vakio heijastaa materiaalin vastausominaisuuksia sähkökenttille. Kun sähkökenttä levitetään piirilevyyn, dielektristen polarisaatio tuottaa indusoituja varauksia. Mitä korkeampi dielektrinen vakio, sitä enemmän energiaa materiaali varastoituu ja sitä hitaampi siinä olevan sähkökentän etenemisnopeus. Mikroskooppisesta näkökulmasta sähkökenttä vaikuttaa dielektrikoiden atomiin tai molekyyleihin aiheuttaen muutoksia varauksen jakautumisessa ja muodostavat sähködipolit, joilla on taipumus kohdistuu sähkökentän suuntaan, mikä vaikuttaa sähkökenttään. Eri materiaaleilla on erilaiset polarisaatiokyvyt, jotka johtuvat atomirakenteen ja molekyylikoostumuksen eroista, mikä johtaa erilaisiin dielektrisiin vakioihin. Esimerkiksi ilman dielektrinen vakio on lähellä 1: tä, kun taas korkean -} taajuuden piirilevylevyjen dielektrinen vakio on yleensä välillä 2-10.
Tekijät, jotka vaikuttavat korkean - taajuuden picb -levyjen dielektriseen vakioon
Ohutlevyn kemiallinen koostumus
Hartsijärjestelmällä on merkittävä vaikutus dielektriseen vakioon. Polytetrafluorietyleenihartsin dielektrinen vakio on noin 2,2, mikä soveltuu skenaarioihin, jotka vaativat suuren signaalin läpäisynopeuden; Lämpökovettumisen dielektrinen vakio polyfenyleenieetterihartsin välillä on välillä 3,0 - 3,8; Hiilivetyhartsijärjestelmä on välillä 2,5 - 3,5; Tavallinen epoksihartsi ei sovellu korkealle - taajuudelle ja nopealle sovellukselle sen polaaristen ryhmien ja dielektrisen vakion vuoksi 4-5. Lisäksi matalan dielektrisen vakio täyteaineiden, kuten keramiikan, lisääminen voi muuttaa levyn sisäistä sähkökentän jakaumaa ja vähentää vastaavaa dielektristä vakiota. Lasikuitukankaalla vahvistusmateriaalina dielektrinen vakio on 6-7. Lasikuitukankaan epätasainen sisältö ja jakelu voivat aiheuttaa alueellisia eroja levyn dielektrisessä vakiossa, mikä vaikuttaa signaalin siirtoon.
ympäristötekijät
Lämpötilan nousu tehostaa materiaalimolekyylien lämpöä, muuttaa molekyylien välisiä vuorovaikutuksia ja lisää dielektristä vakiota. Kuten tavanomaisissa FR-4-arkeissa, dielektrinen vakio voi vaihdella jopa 20% välillä 0–70 astetta, mikä vaikuttaa signaalin viiveeseen. Kosteus on yhtä kriittinen, ja veden dielektrinen vakio jopa 70 saakka. Levy absorboi vettä, sähkökentän jakautumisen muutokset ja dielektrinen vakio kasvaa. Kosteisissa ympäristöissä signaalin siirron laatu vaikuttaa helposti.
taajuus
Korkeiden - taajuusjen sähkökenttien mukaan dielektrisen polarisaatio ei voi pysyä sähkökentän muutoksissa, polarisaation aste heikentää ja dielektrinen vakio vähenee. Tavallinen ottaminenFR-4Hallitus esimerkiksi dielektrinen vakio on noin 4,7 1 megahertsissä, vähenee 4,19: een 1 gigahertsissä, ja muutos hidastuu yli 1 gigahertsin yläpuolelle. Korkea taajuus ja korkea - -nopeuspiirilevyjen on ylläpidettävä vakaa dielektrinen vakio laajalla taajuusalueella signaalin lähetyksen suorituskyvyn varmistamiseksi.
Dielektrisen vakion vaikutus korkean taajuuden PCB -signaalin lähettämiseen
signaalin lähetyksenopeus
Sähkömagneettisen teorian mukaan signaalien läpäisynopeus arkissa on käänteisesti verrannollinen dielektrisen vakion neliöjuureen. Matala dielektriset vakiolevyt voivat parantaa merkittävästi signaalin lähetyksen nopeutta, vähentää latenssia ja vastata skenaarioiden, kuten 5G -viestintä, tarpeisiin ja korkean - nopeuden tiedonsiirtoon. Jos 5G -pohja -asemien RF -piiri käyttää alhaisia dielektrisiä vakioita polytetrafluorietyleenilevyjä, se voi parantaa signaalin lähetystehokkuutta tehokkaasti.
ominainen impedanssi
Ominainen impedanssi on tärkeä parametri korkeassa - taajuuden piirilevyn suunnittelussa, ja sen laskenta liittyy dielektriseen vakioon. Dielektrisen vakion poikkeama voi aiheuttaa ominaisimpedanssin poikkeamisen suunnittelun arvosta, mikä johtaa signaalin heijastukseen ja vaimennukseen. RF -piireissä impedanssin epäsuhta voi tuottaa pysyviä aaltoja ja vähentää piirin suorituskykyä, joten dielektrisen vakion tarkka säätö on ratkaisevan tärkeä.
signaalin vaimennus
Korkeilla dielektrisillä vakiomateriaaleilla on suuri polarisaatio, voimakkaat molekyylien väliset vuorovaikutukset, ja ne ovat alttiita signaalin energian absorbointiin ja sen muuttamiseen lämpöenergiaksi, mikä johtaa signaalin vaimennukseen. Pitkässä - etäisyys korkea - Nopeussignaalin lähetys, kuten korkea - -nopeuslaudat ja datakeskuksen yhdistämisviivat, valitsemalla alhainen dielektrinen konsertti ja alhaiset häviötaulut voivat tehokkaasti vähentää signaalin vaimennusta ja varmistaa läpäisyn laadun.
Mittausmenetelmä korkean - taajuuden piirilevykortin dielektriselle vakiolle
Siirtojohtomenetelmä
Lähetyslinjaa käytetään yleisesti, mukaan lukien Microstrip Line -menetelmä ja strip -linjamenetelmä. Microstrip Line -menetelmä käyttää levyä dielektrisenä substraattina, mittaa siirtoparametreja verkkoanalysaattorin kautta ja suosittelee käänteisesti sähköisiä vakioita. Se on alan standardimenetelmä, joka noudattaa kansainvälisen elektroniikkateollisuuden yhdistyksen testimenetelmien käsikirjan asiaankuuluvia eritelmiä. Strip Lines -sääntö käyttää nauhalinja -resonaattoria resonanssitaajuus- ja laatukerroin mittaamiseksi ja yhdistää teoreettiset tai simulaatiolaskelmat monimutkaisen dielektrisen vakion laskemiseksi. Se sopii tuntemattomien dielektristen vakiomateriaalien mittaamiseen
Resonanssimenetelmä
Resonanssimenetelmä sisältää ohutlevystä valmistetun näytteen asettamisen resonanssionteloon ja dielektrisen vakion laskeminen ontelon resonanssitaajuuden ja laatukerroin muutosten perusteella ennen ja jälkeen lisäyksen. Tällä menetelmällä on suuri tarkkuus, mutta se vaatii tiukat laitteet ja näytteen valmistuksen, ja sitä käytetään usein tarkkoihin laboratoriomittauksiin.
Korkean - taajuuden piirilevylevyjen dielektrisen vakion vaatimukset eri sovellusskenaarioissa
5G -viestintäkenttä
Moduulit käyttävät usein hiilivetyhartsilevyjä tai polytetrafluorietyleenilevyjä, joiden dielektrinen vakio on 2,5-3,5
5G -signaaleilla on korkea taajuus- ja nopea siirtonopeus, mikä vaatii alhaisen dielektrisen vakion ja levyn hyvän taajuuden stabiilisuuden sekä hyvän ympäristövastuksen. RF Front - pää
Automotive Electronics -kenttä
Autoteollisuuden tutka- ja ajoneuvoverkkojärjestelmät vaativat korkeaa - tarkkuussignaalinsiirtoa. Millimetrin aaltotutkasovelluksissa valitaan keraamiset lämpökovettuvat materiaalilevyt, joissa on 3-4 ja vahva stabiilisuus ja tarkan signaalin lähetyksen varmistamiseksi monimutkaisissa ympäristöissä.
ilmailukenttä
Ilmailualan elektroniset laitteet kohtaavat äärimmäiset ympäristöt, jotka vaativat levyn vakaan dielektrisen vakion laajalla lämpötila -alueella, samalla kun ne täyttävät kevyen ja säteilynkestävyyden vaatimukset. Polyimidisubstraatteja käytetään laajasti niiden korkean lämpötilan vastustuskyvyn ja stabiilin dielektrisen vakion vuoksi. Korkean - Dielektrinen vakio - -kerroksen piirilevy vaikuttaa perusteellisesti signaalin lähetyssuorituskykyyn, joka kulkee eri näkökohtien läpi peruskäsitteistä, vaikuttaen tekijöihin mittausmenetelmiin ja sovelluksiin. 5G: n, autoelektroniikan, ilmailu- ja muiden alojen kehittämisen myötä piirilevylevyjen tutkimuksesta ja kehityksestä, jolla on alhainen dielektrisyysvakio ja korkea stabiilisuus, on tullut trendi, joka ajaa elektronisen tekniikan uusiin korkeuksiin.