2025-07-15
في إلكترونيات التردد العالي-حيث تشير إشارات العرق عند 10 جيجا هرتز وما وراءها-حتى فقدان 1 ديسيبل يمكن أن تشل الأداء. قد تسقط المحطة الأساسية 5G الاتصالات ، أو قد يفوتك نظام الرادار الأهداف ، أو قد يفشل جهاز الإرسال والاستقبال عبر الأقمار الصناعية في نقل البيانات. فقدان الإشارة هنا ليس مجرد إزعاج ؛ إنها نقطة فشل حاسمة. الأخبار السارة؟ مع المواد المناسبة وخيارات التصميم ، يمكنك خفض فقدان الإشارة بنسبة تصل إلى 60 ٪ ، مما يضمن أداء PCB عالي التردد على النحو المقصود. إليك كيفية القيام بذلك.
لماذا يحدث فقدان الإشارة في مركبات ثنائي الفينيل
ينبع فقدان الإشارة (غالبًا ما يسمى فقدان الإدراج) في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية التردد من ثلاثة من المذنبين الأساسيين. فهمهم هو الخطوة الأولى لإصلاح المشكلة:
A.Dielelectric Loss: تم إهدار الطاقة كحرارة في الركيزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، الناجم عن ثابت العزل الكهربائي للمادة (DK) ومماس فقدان (DF). أعلى DF = المزيد من الخسارة ، وخاصة أعلى من 28 جيجا هرتز.
ب.
c.radiation فقدان: إشارات "تسرب" من آثار بسبب سوء التوجيه ، أو التأريض غير الكافي ، أو طول التتبع المفرط.
خيارات المواد: أساس الأداء منخفض الخسارة
الركيزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور هو خط الدفاع الأول ضد فقدان الإشارة. إليك كيفية مقارنة المواد العليا عند 60 جيجاهرتز (تردد MMWAVE المشترك لـ 5G والرادار):
| مادة | DK (60 جيجا هرتز) | DF (60 جيجا هرتز) | فقدان العزل الكهربائي (ديسيبل/بوصة) | فقدان الموصل (ديسيبل/بوصة) | إجمالي الخسارة (ديسيبل/بوصة) | الأفضل ل |
|---|---|---|---|---|---|---|
| قياسي FR-4 | 4.4 | 0.025 | 8.2 | 3.1 | 11.3 | <10 جيجاهرتز أجهزة المستهلك |
| روجرز RO4830 | 3.38 | 0.0027 | 1.9 | 2.8 | 4.7 | 24-30 جيجا هرتز 5G منتصف النطاق |
| Isola Tachyon 100g | 3.0 | 0.0022 | 1.5 | 2.5 | 4.0 | 50-60 جيجاهرتز أنظمة MMWAVE |
| PTFE (تعتمد على تفلون) | 2.1 | 0.0009 | 0.8 | 2.2 | 3.0 | القمر الصناعي/الميكروويف (> 70 جيجا هرتز) |
Key Takeaway: خفضت مواد PTFE و Rogers الخسارة الكلية بنسبة 65-73 ٪ مقارنة بـ FR-4 عند 60 جيجا هرتز. بالنسبة لمعظم تصميمات التردد العالي ، يوازن Rogers RO4830 من الأداء والتكلفة.
استراتيجيات التصميم لتقليل فقدان الإشارة
حتى أفضل المواد لا يمكن التغلب على التصميم السيئ. استخدم هذه التقنيات لتكملة اختيار الركيزة الخاص بك:
1. اختصار أطوال التتبع
تدهور إشارات التردد العالي بسرعة على المسافة. لكل 1 بوصة من التتبع عند 60 جيجاهرتز:
A.FR-4 يفقد ~ 11 ديسيبل (ما يقرب من 90 ٪ من قوة الإشارة).
B.Ptfe يفقد ~ 3 ديسيبل (50 ٪ من القوة).
إصلاح: تتبع الطريق مباشرة ، وتجنب الانحناءات غير الضرورية. استخدم أنماط "Dogbone" لاتصالات المكونات لتقليل الطول دون التضحية بقدرة اللحام.
2. السيطرة على المعاوقة بدقة
لا تتسبب عدم تطابق المقاومة (عندما تتبع التتبع في المقاومة من الهدف ، على سبيل المثال ، 50 أوم) فقدان الانعكاس - الرهان يرتد مرة أخرى بدلاً من الوصول إلى وجهتهم.
كيفية إصلاح:
استخدم أدوات المحاكاة (على سبيل المثال ، ANSYS SIWAVE) لحساب عرض/تباعد التتبع للمواد الخاصة بك (على سبيل المثال ، آثار 50 أوم على Rogers RO4830 تحتاج إلى عرض حوالي 7 مل مع تباعد 6 مل).
أضف كوبونات اختبار المعاوقة إلى لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور للتحقق من التناسق بعد الإنتاج.
3. تحسين الطائرات الأرضية
تعمل الطائرة الأرضية الصلبة كـ "مرآة" للإشارات ، مما يقلل من فقدان الإشعاع والمعاوقة المثبتة.
أفضل الممارسات:
A. استخدم مستوى أرضي مستمر مباشرة أسفل آثار الإشارة (لا تقسيم أو فجوات).
ب. من أجل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعددة الطبقات ، ضع طائرات أرضية متاخمة لطبقات الإشارة (مفصولة بـ ≤0.02 بوصة للترددات العالية).
4. تقليل VIAS و Stubs
تخلق Vias (الثقوب التي تربط الطبقات) انقطاع المقاومة ، خاصة إذا كانت:
A.Too كبير (قطر> 10 مل لتصميمات 50 أوم).
ب.
C.ACCOMPANID بواسطة "Stubs" (غير مستخدم عبر الطول خارج نقطة الاتصال).
الإصلاح: استخدم Microvias (6-8 مل) مع "الحفر الظهر" لإزالة كعبان ، وقطع الخسارة المرتبطة بالمرور بنسبة 40 ٪.
5. آثار النحاس الملساء
تزيد الأسطح النحاسية الخشنة من فقدان الموصلات بنسبة تصل إلى 30 ٪ عند 60 جيجاهرتز (بسبب تأثير تأثير الجلد لتضخيم).
أ. يقدم Rogers و Asola ركائز مع النحاس منخفضة الرصاص مسبقًا لهذا الغرض.
نتائج العالم الحقيقي: دراسة حالة 5G
انتقلت شركة تصنيع الاتصالات من FR-4 إلى Rogers RO4830 للحصول على وحدات 5G جيجاهرتز 28 جيجاهرتز وقامت بتنفيذ استراتيجيات التصميم المذكورة أعلاه. النتيجة؟
انخفض الخسارة المهملة من 8 ديسيبل إلى 3.2 ديسيبل على 4 بوصات من التتبع.
تحسن موثوقية B.Connection بنسبة 45 ٪ في الاختبارات الميدانية.
انخفض توليد السمك (من فقدان العزل الكهربائي) بنسبة 28 ٪ ، مما يمتد عمر المكون.
خاتمة
يتطلب إيقاف فقدان الإشارة في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية التردد مقاربة ذات شقين: اختيار مواد منخفضة DF (مثل Rogers أو PTFE) وربطها مع أدوات التحكم في التصميم الضيقة (آثار قصيرة ، مطابقة للمقاومة ، أسباب صلبة). بالنسبة إلى 5G أو Radar أو Satellite Systems ، فإن هذا المزيج ليس اختياريًا - إنه الفرق بين المنتج الذي يعمل والمنشئ.
من خلال إعطاء الأولوية لكل من أداء المواد والتصميم ، ستضمن أن PCB عالي التردد يوفر السرعة والمدى والموثوقية التي يتطلبها التطبيق.
أرسل استفسارك مباشرة إلينا
