Per determinare se un prodotto deve utilizzare una scheda ad alta frequenza, i criteri fondamentali sono tre indicatori concreti: frequenza del segnale, tolleranza alla perdita di collegamento e requisiti di coerenza dell'impedenza. Quando un normalescheda fr4può soddisfare i requisiti, non è necessario scegliere una scheda ad alta frequenza, altrimenti aumenterebbe solo i costi e la difficoltà del processo.
Quattro scenari principali che richiedono l'uso dischede ad alta frequenza
Frequenza del segnale maggiore o uguale a 1 GHz: la perdita dielettrica del normale fr4 aumenta notevolmente al di sopra di 1 GHz e il valore Df è 5-20 volte quello delle schede ad alta frequenza. L'attenuazione del segnale è grave e non può essere trasmessa normalmente. Gli scenari tipici includono radar a onde millimetriche montati su veicoli da 77 GHz, moduli RF per stazioni base 5G/6G e antenne Phased Array per comunicazioni satellitari, dove le schede ad alta frequenza sono l'unica scelta fattibile.
Il requisito della perdita di inserzione del collegamento è estremamente basso: quando il prodotto ha requisiti rigorosi per la distanza di trasmissione e la potenza del segnale, come apparecchiature di trasmissione punto a microonde-a-, filtri RF, amplificatori ad alta frequenza, la caratteristica Df bassa della scheda ad alta{2}}frequenza può controllare la perdita di segnale entro 1/10 di quella della scheda ordinaria, evitando che il segnale venga completamente "mangiato" durante la trasmissione.
Tolleranza di controllo dell'impedenza Inferiore o uguale a ± 5%: Il sistema RF richiede un'impedenza continua dell'intero collegamento (come 50 Ω a terminazione singola, 100 Ω differenziale) e la tolleranza del valore Dk della scheda ad alta frequenza può essere controllata entro ± 0,05, che è molto migliore della fluttuazione di ± 0,5 o più per il normale fr4. Può garantire che l'impedenza non si sposti, evitare problemi come la riflessione del segnale, il rapporto delle onde stazionarie superiore allo standard e il declino dell'efficienza dell'antenna.
Prestazioni stabili in ambienti estremi: il prodotto deve funzionare a lungo in un ampio intervallo di temperature compreso tra -40 gradi e 150 gradi e in un ambiente con elevata umidità e le prestazioni elettriche non possono variare in modo significativo con la temperatura e l'umidità. Il Dk delle schede ad alta frequenza cambia meno del 2% con la temperatura, il che è molto migliore del normale fr4, garantendo l'affidabilità dell'apparecchiatura in condizioni di lavoro difficili.
Non è necessario utilizzare schede ad alta frequenza nella scena
La frequenza del segnale è inferiore a 500 MHz, utilizzata solo per l'alimentazione ordinaria e la trasmissione del segnale digitale a bassa-velocità. Le prestazioni della normale scheda FR-4 soddisfano pienamente i requisiti;
Il prodotto appartiene a categorie sensibili ai costi come l'elettronica di consumo, e il costo dei materiali delle schede ad alta frequenza è 5-10 volte quello delle schede ordinarie, il che comprimerà significativamente i margini di profitto;
Senza apparecchiature professionali di simulazione e test ad alta frequenza (come gli analizzatori di rete vettoriale), è impossibile completare la verifica dei parametri ad alta-frequenza ed è anche difficile sfruttare i vantaggi prestazionali utilizzando forzatamente schede ad alta frequenza.
Uno scenario transitorio che consente una selezione di compromesso
Molti circuiti ibridi a media e bassa-velocità non richiedono una scheda ad alta frequenza per l'intera scheda e possono adottare lo schema di tensione mista dello strato fr4+locale ad alta-frequenza: utilizzando solo Rogers e altri materiali ad alta-frequenza sullo strato superiore del routing del segnale RF, mantenendo il normale FR-4 per il resto degli strati digitali e di potenza. Ciò non solo soddisfa i requisiti di basse perdite della parte ad alta frequenza, ma riduce anche il costo complessivo di oltre il 40%. Attualmente è l’idea di selezione tradizionale per le microstazioni base 5G, i moduli ottici ad alta velocità e altri prodotti.
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