Η επιλογή υλικών για προσαρμοσμένες πλακέτες υψηλής συχνότητας δεν μπορεί να βασίζεται αποκλειστικά στο Dk. Ο βασικός λόγος είναι ότι το Dk καθορίζει μόνο την ακρίβεια της ταχύτητας και της σύνθετης αντίστασης της μετάδοσης σήματος, ενώ το Df καθορίζει άμεσα τη διατήρηση της ενέργειας του σήματος και την αξιοπιστία του συστήματος σε σενάρια υψηλής συχνότητας. Και τα δύο είναι απαραίτητα και η εστίαση αποκλειστικά στο Dk μπορεί να οδηγήσει άμεσα σε ανεξέλεγκτη εξασθένηση των σημάτων υψηλής συχνότητας και αποτυχία απόδοσης του συστήματος.
Ο βασικός καταμερισμός εργασίας μεταξύ των δύο είναι εντελώς διαφορετικός
Dk (διηλεκτρική σταθερά): Ισοδύναμη με την επιπεδότητα του "εθνικού δρόμου" για τη μετάδοση σήματος, καθορίζει την ταχύτητα διάδοσης του σήματος, την ακρίβεια αντιστοίχισης της σύνθετης αντίστασης και τη βασική λύση στο πρόβλημα της "γρήγορης λειτουργίας σήματος και χωρίς ανάκλαση".
Df (συντελεστής διηλεκτρικής απώλειας): Είναι ισοδύναμος με την «κατανάλωση καυσίμου» στη διαδικασία μετάδοσης σήματος, προσδιορίζοντας την αναλογία της ενέργειας σήματος που μετατρέπεται σε απώλεια θερμικής ενέργειας και επιλύοντας το πρόβλημα της «λειτουργίας σήματος μακριά χωρίς εξασθένηση».
Ο αντίκτυπος του Df σε σενάρια υψηλής συχνότητας θα ενισχυθεί εκθετικά
Η απώλεια εισαγωγής είναι ανάλογη με τη συχνότητα πολλαπλασιαζόμενη επί Df, και όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα, τόσο πιο θανατηφόρα είναι η διαφορά απώλειας που προκαλείται από τη μικρή διαφορά στο Df
Στη ζώνη συχνοτήτων των 10 GHz, η απώλεια γραμμής μετάδοσης ανά εκατοστό της συνηθισμένης πλακέτας FR-4 μπορεί να φτάσει πάνω από 1dB, ενώ η απώλεια του Rogers RO4350B (Df=0.0037) είναι μόνο το 1/5 του FR-4.
Στο σενάριο του ραντάρ χιλιοστών κυμάτων που είναι τοποθετημένο σε όχημα 77 GHz, εάν γίνει κακή χρήση του υλικού Df=0.005, η συσσωρευμένη απώλεια της γραμμής μετάδοσης 10 cm θα προκαλέσει άμεσα την ισχύ του σήματος στο άκρο λήψης χαμηλότερη από το όριο ευαισθησίας, με αποτέλεσμα το ραντάρ να γίνει "τυφλό".
Στο σενάριο ενός διακομιστή AI εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας 224 Gbps, η εξασθένηση της ενέργειας του σήματος των συνηθισμένων πλακών υψηλής Df υπερβαίνει το 30%, και το ποσοστό σφάλματος δεδομένων είναι μεγαλύτερο από 5%, το οποίο αποτυγχάνει πλήρως να καλύψει τις ακριβείς απαιτήσεις μετάδοσης της υπολογιστικής ισχύος.
Εξετάστε μόνο τυπικά σενάρια αστοχίας της επιλογής υλικού Dk
Η αντιστοίχιση της σύνθετης αντίστασης είναι απολύτως στα πρότυπα, αλλά η απώλεια ενέργειας του σήματος μετά τη διέλευση από μια γραμμή μεταφοράς 10 εκατοστών υπερβαίνει το 40% και η απόσταση επικοινωνίας μειώνεται άμεσα στο μισό.
Στο ραντάρ συστοιχίας φάσης κυμάτων χιλιοστών, η σταθερότητα Dk είναι κατάλληλη, αλλά η Df είναι πολύ υψηλή και η απόκλιση απολαβής κάθε σήματος καναλιού υπερβαίνει τα ± 2 dB, με αποτέλεσμα την πλήρη απώλεια της ακρίβειας διαμόρφωσης δέσμης.
Κατά τη μακροχρόνια λειτουργία σε υψηλή θερμοκρασία, οι πλακέτες υψηλής Df μετατρέπουν συνεχώς την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμική ενέργεια, προκαλώντας τοπική υπερθέρμανση του PCB και επιταχύνοντας την αποκόλληση του φύλλου χαλκού και τη γήρανση των πλακών, με αποτέλεσμα σημαντική μείωση στη διάρκεια ζωής του προϊόντος.
Λογική προτεραιότητας για την επιλογή υλικού σε σενάρια υψηλής συχνότητας
Η αρχή επιλογής του βιομηχανικού προτύπου είναι να κλειδώσετε πρώτα το επίπεδο Df σύμφωνα με τη συχνότητα λειτουργίας και στη συνέχεια να ελέγξετε την ακρίβεια της σύνθετης αντίστασης με ανοχή Dk:
Σενάρια κάτω από 3 GHz: Df Μικρότερο ή ίσο με 0,01 μπορεί να ικανοποιήσει τις βασικές απαιτήσεις και, στη συνέχεια, να ταιριάζει με την αντίστοιχη τιμή Dk για τον έλεγχο της σύνθετης αντίστασης.
Σενάριο κυμάτων χιλιοστών 10~30 GHz: Το Df πρέπει να είναι μικρότερο ή ίσο με 0,003, ενώ η ανοχή Dk ελέγχεται εντός ± 0,05.
Σενάρια ραντάρ και δορυφορικής επικοινωνίας για οχήματα 77 GHz: Το Df πρέπει να είναι μικρότερο ή ίσο με 0,0015 και η ανοχή Dk πρέπει να ενισχυθεί εντός ± 0,02 προκειμένου να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις τόσο χαμηλών απωλειών όσο και συνοχής φάσης.