הגדרה של לוח בתדר גבוה
PCB בתדר גבוה, המכונה גם לוח מעגלים מודפסים בתדר גבוה, הוא לוח מעגלים מעוצב במיוחד שיכול לעבד ולשדר אותות בתדר גבוה. סוג זה של לוח מעגלים צריך לקחת בחשבון מספר גורמים במהלך התכנון והייצור כדי להבטיח את שלמות ואמינות האותות במהלך שידור מהיר. להלן ההגדרה של לוח בתדר גבוה:
טווח תדרים: באופן כללי ניתן להגדיר לוח בתדר גבוה כלוח מעגל PCB עם תדר מעל 1GHz. הוא משמש בעיקר עבור PCB בשדות בתדר גבוה (תדר גדול מ-300MHz או אורך גל קטן מ-1 מטר) ומיקרוגל (תדר גדול מ-3GHz או אורך גל קטן מ-0.1 מטר).
בחירת חומרים: לוחות בתדר גבוה עשויים בדרך כלל מחומרים ספציפיים כמו Rogers, Taconic, Isola, F4B, TP-2 וכו'. לחומרים אלו יש קבועים דיאלקטריים גבוהים ומקדמי אובדן נמוכים, מה שהופך אותם למתאימים ליישומים ב-high- תקשורת תדרים ושדות מיקרוגל.
מאפייני ביצועים: בשל אפקט העור של מעגלים בתדר גבוה, לוחות בתדר גבוה צריכים להיות בעלי תכונות דיאלקטריות טובות כדי להבטיח שידור יעיל של רכיבים בתדר גבוה ולהפחית את הנחתת האות. בנוסף, לוחות בתדר גבוה צריכים להיות בעלי דיוק גבוה, יציבות גבוהה וביצועי פיזור חום טובים.
1.2 אזורי יישום של לוח בתדר גבוה
ציוד תקשורת: תחנות בסיס אלחוטיות, ציוד תקשורת לווייני, מערכות אנטנות, מסננים וכו', דורשים לוחות בתדר גבוה כדי לתמוך בהעברת נתונים במהירות גבוהה ובתקשורת יציבה. אלקטרוניקה לרכב: במערכות בידור לרכב, מערכות ניווט, מערכות סיוע לנהג מתקדמות (ADAS), מכ"ם מניעת התנגשות מכוניות וכו', השתמש בלוחות בתדר גבוה כדי להשיג פונקציות בקרה אלקטרונית מורכבות. ציוד רפואי: מכשירי אבחון וטיפול המשתמשים בלוחות בתדר גבוה להעברת נתונים ותמונות רפואיות מדויקות. תחומי תעופה וחלל וצבא: מערכות מכ"ם מוטסות וקרקעיות, יישומי גלי מילימטר וכו', תוך שימוש בהתנגדות לטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני קורוזיה ומאפייני בידוד גבוהים של לוחות בתדר גבוה. אלקטרוניקה לצרכן: בתים חכמים, מכשירים לבישים, טלוויזיות, טלפונים ניידים, מצלמות וכו', משתמשים בלוחות בתדר גבוה כדי להשיג עיבוד ושידור נתונים מהירים יותר. בקרה תעשייתית: מכשירים, מונים, תקשורת אוטומציה תעשייתית וכו' דורשים לוחות בתדר גבוה כדי להבטיח את המהירות והיציבות של העברת האות. זיהוי תדר רדיו (RFID): שימוש בלוחות בתדר גבוה בתגים ובקוראים כדי להשיג קריאה וכתיבה מהירה של נתונים. לוויין שידור חי: משתמש בלוחות בתדר גבוה לעיבוד שידור אות בתדר גבוה. קישור מיקרוגל: קישור מיקרוגל מנקודה לנקודה בפס אלקטרוני ויישומים אחרים דורשים לוחות בתדר גבוה עם אובדן נמוך כדי להפחית את הנחתת האות במהלך השידור. שרתים ומרכזי נתונים: עם התפתחות מחשוב ענן וביג דאטה, עולה גם הדרישה ללוחות בתדר גבוה המשמשים בשרתים ובמרכזי נתונים.
2, מאפייני חומר של לוח בתדר גבוה
2.1 קבוע דיאלקטרי ואובדן דיאלקטרי
2.1.1 קבוע דיאלקטרי (Dk)
הקבוע הדיאלקטרי הוא גודל פיזיקלי המתאר את יכולתו של חומר לאחסן מטענים בשדה חשמלי. עבור לוחות בתדר גבוה, גודל הקבוע הדיאלקטרי שלו משפיע ישירות על קצב השידור ואיכות האותות.
ניתוח מאפיין:
קטן ויציב: הקבוע הדיאלקטרי של מצע הלוח בתדר גבוה חייב להיות קטן ויציב. באופן כללי, ככל שהקבוע הדיאלקטרי קטן יותר, כך ייטב. הסיבה לכך היא שקצב השידור של אות הוא פרופורציונלי הפוך לשורש הריבועי של הקבוע הדיאלקטרי של החומר, וקבוע דיאלקטרי גבוה יכול בקלות לגרום לעיכובים בהעברת האות.
תלות בתדר: הקבוע הדיאלקטרי עשוי להשתנות בהתאם לתדר. לדוגמה, לוח התדר הגבוה של Rogers RO4350B מדד ערך קבוע דיאלקטרי של 3.48 בתדר של 10GHz, בעוד שבתדר של 24GHz, הקבוע הדיאלקטרי ירד מעט ל-3.47.
בחירת חומר: על מנת לעמוד בדרישות השידור של אותות בתדר גבוה, חומרי לוח בתדר גבוה נבחרים בדרך כלל עם קבועים דיאלקטריים נמוכים, כגון חומרים תרמופלסטיים של פולי-טטרה-פלואורואתילן (PTFE) וחומרים תרמו-מדיסטים שרף פחמימני (PCH).