La selección de materiales para placas de alta frecuencia personalizadas no puede basarse únicamente en Dk. La razón principal es que Dk solo determina la velocidad y la precisión de la impedancia de la transmisión de la señal, mientras que Df determina directamente la retención de la energía de la señal y la confiabilidad del sistema en escenarios de alta frecuencia. Ambos son indispensables y centrarse únicamente en Dk puede conducir directamente a una atenuación incontrolada de las señales de alta frecuencia y a fallos en el rendimiento del sistema.
La división central del trabajo entre los dos es completamente diferente.
Dk (constante dieléctrica): equivalente a la planitud de la "carretera" para la transmisión de señales, determina la velocidad de propagación de la señal, la precisión de adaptación de impedancia y la solución central al problema de "la señal se ejecuta rápidamente y no se refleja".
Df (factor de pérdida dieléctrica): equivale al "consumo de combustible" en el proceso de transmisión de la señal, determina la proporción de energía de la señal convertida en pérdida de energía térmica y resuelve el problema de "la señal circula lejos sin atenuación".
El impacto de Df en escenarios de alta frecuencia se amplificará exponencialmente
La pérdida de inserción es proporcional a la frecuencia multiplicada por Df, y cuanto mayor es la frecuencia, más fatal es la diferencia de pérdida causada por la pequeña diferencia en Df.
En la banda de frecuencia de 10 GHz, la pérdida de la línea de transmisión por centímetro de una placa FR-4 ordinaria puede alcanzar más de 1 dB, mientras que la pérdida de Rogers RO4350B (Df=0.0037) es solo 1/5 de FR-4.
En el escenario del radar de ondas milimétricas montado en un vehículo de 77 GHz, si se hace un mal uso del material Df=0.005, la pérdida acumulada de la línea de transmisión de 10 cm provocará directamente que la intensidad de la señal en el extremo receptor sea inferior al umbral de sensibilidad, lo que provocará que el radar se vuelva "ciego".
En el escenario de un servidor de IA de ultra alta velocidad de 224 Gbps, la atenuación de la energía de la señal de las placas ordinarias de alto Df supera el 30% y la tasa de error de datos es superior al 5%, lo que no cumple en absoluto con los requisitos de transmisión precisos de la potencia informática.
Mire únicamente los escenarios de falla típicos de la selección de materiales Dk
La adaptación de impedancia está completamente a la altura del estándar, pero la pérdida de energía de la señal después de pasar a través de una línea de transmisión de 10 centímetros supera el 40% y la distancia de comunicación se reduce directamente a la mitad.
En el radar de matriz en fase de ondas milimétricas, la estabilidad Dk está calificada, pero el Df es demasiado alto y la desviación de ganancia de la señal de cada canal excede ± 2 dB, lo que resulta en una pérdida total de la precisión de la formación del haz.
Durante el funcionamiento prolongado a alta temperatura, las placas con alto Df convierten continuamente la energía eléctrica en energía térmica, lo que provoca un sobrecalentamiento local de la PCB y acelera la delaminación de la lámina de cobre y el envejecimiento de la placa, lo que resulta en una reducción significativa de la vida útil del producto.
Lógica de prioridad para la selección de materiales en escenarios de alta frecuencia
El principio de selección estándar de la industria es bloquear primero el nivel Df de acuerdo con la frecuencia de operación y luego controlar la precisión de la impedancia con la tolerancia Dk:
Escenarios por debajo de 3 GHz: Df menor o igual a 0,01 puede cumplir los requisitos básicos y luego igualar el valor Dk correspondiente para controlar la impedancia.
Escenario de onda milimétrica de 10 ~ 30 GHz: Df debe ser menor o igual a 0,003, mientras que la tolerancia de Dk se controla dentro de ± 0,05.
Escenarios de comunicación por satélite y radar montado en vehículos de 77 GHz: Df debe ser inferior o igual a 0,0015 y la tolerancia de Dk debe ajustarse a ± 0,02 para cumplir con los requisitos de baja pérdida y consistencia de fase.