برای تعیین اینکه آیا یک محصول باید از برد فرکانس بالا استفاده کند، معیار اصلی سه شاخص سخت است: فرکانس سیگنال، تحمل از دست دادن پیوند، و الزامات ثبات امپدانس. زمانی که به طور منظمبرد fr4می تواند الزامات را برآورده کند، نیازی به انتخاب برد فرکانس بالا نیست، در غیر این صورت فقط هزینه ها و دشواری فرآیند را افزایش می دهد.
چهار سناریوی اصلی که نیاز به استفاده ازتابلوهای فرکانس بالا
فرکانس سیگنال بزرگتر یا مساوی 1 گیگاهرتز: تلفات دی الکتریک fr4 معمولی به شدت بالای 1 گیگاهرتز افزایش می یابد و مقدار Df 5-20 برابر بردهای فرکانس بالا است. تضعیف سیگنال شدید است و به طور عادی قابل انتقال نیست. سناریوهای معمولی عبارتند از رادار موج میلی متری روی وسیله نقلیه 77 گیگاهرتز، ماژول های RF ایستگاه پایه 5G/6G، و آنتن های آرایه فازی ارتباط ماهواره ای، که در آن بردهای فرکانس بالا تنها انتخاب امکان پذیر است.
نیاز به تلفات درج پیوند بسیار کم است: وقتی محصول دارای الزامات سختگیرانه برای فاصله انتقال و قدرت سیگنال است، مانند تجهیزات انتقال نقطه مایکروویو-به-نقطه، فیلترهای RF، تقویتکنندههای فرکانس بالا، مشخصه Df پایین تخته فرکانس بالا-میتواند تلفات سیگنال را در عرض 1/10 از سیگنال معمولی در طول انتقال سیگنال کنترل کند.
تحمل کنترل امپدانس کمتر یا مساوی ± 5٪: سیستم RF به امپدانس پیوسته کل پیوند نیاز دارد (مانند 50 Ω تک سر، دیفرانسیل 100 Ω)، و تحمل مقدار Dk برد فرکانس بالا را می توان در 0.05 ± کنترل کرد، که بسیار بهتر از نوسانات معمولی 0.5 ± یا بیشتر است. این می تواند اطمینان حاصل کند که امپدانس رانده نمی شود، از مشکلاتی مانند بازتاب سیگنال، نسبت موج ایستاده بیش از حد استاندارد و کاهش راندمان آنتن جلوگیری می کند.
عملکرد پایدار در محیط های شدید: محصول باید برای مدت طولانی در محدوده دمایی -40 درجه ~ 150 درجه و محیط با رطوبت بالا کار کند و عملکرد الکتریکی نمی تواند به طور قابل توجهی با دما و رطوبت نوسان کند. Dk تخته های فرکانس بالا با دما کمتر از 2% تغییر می کند که بسیار بهتر از fr4 معمولی است و قابلیت اطمینان تجهیزات را در شرایط کاری سخت تضمین می کند.
نیازی به استفاده از بردهای فرکانس بالا در صحنه نیست
فرکانس سیگنال زیر 500 مگاهرتز است، فقط برای منبع تغذیه معمولی و انتقال سیگنال دیجیتال با سرعت کم استفاده میشود. عملکرد برد معمولی FR-4 به طور کامل الزامات را پوشش می دهد.
این محصول متعلق به دسته های حساس به هزینه مانند لوازم الکترونیکی مصرفی است و هزینه مواد بردهای فرکانس بالا 5-10 برابر تخته های معمولی است که به طور قابل توجهی حاشیه سود را فشرده می کند.
بدون تجهیزات حرفهای شبیهسازی و آزمایش فرکانس بالا (مانند تحلیلگرهای شبکه برداری)، تکمیل تأیید پارامترهای فرکانس بالا غیرممکن است، و همچنین اعمال مزایای عملکرد آن با استفاده اجباری از بردهای فرکانس بالا دشوار است.
یک سناریوی انتقالی که امکان انتخاب مصالحه را فراهم می کند
بسیاری از مدارهای هیبریدی با سرعت متوسط و پایین -به برد فرکانس بالا برای کل برد نیاز ندارند و میتوانند طرح ولتاژ مختلط لایه فرکانس بالای fr4+محلی با فرکانس بالا- را اتخاذ کنند: فقط از Rogers و سایر مواد با فرکانس بالا-در لایه بالایی RF استفاده میکنند، در حالی که باقی مانده سیگنال RF برای مسیریابی دیجیتالی{9}}، لایه ها این نه تنها الزامات تلفات کم بخش فرکانس بالا را برآورده می کند، بلکه هزینه کلی را تا بیش از 40٪ کاهش می دهد. در حال حاضر این ایده اصلی انتخاب برای ایستگاه های پایه میکرو 5G، ماژول های نوری پرسرعت و سایر محصولات است.
برد fr4، بردهای فرکانس بالا