Rafstuðullinn (Dk) og tapstuðullinn (Df) hátíðni prentaðra hringrása eru kjarnabreyturnar sem ákvarða gæði hátíðnimerkjasendingarinnar. Nafnbreytur margra framleiðenda hafa vandamál eins og ógagnsæ prófunarskilyrði og rangar merkingar, sem geta auðveldlega leitt til gildra í raunverulegri hönnun og framleiðslu. Hér að neðan munum við draga saman helstu hagnýta þekkingarpunkta þessara tveggja breytu til að hjálpa þér að forðast færibreytur.
Grunnskilgreining og almenn hugtök í iðnaði
Rafstuðull (Dk/ε r): einkennir getu PCB hvarfefnis til að geyma hleðslur í rafsviði. Í verkfræði er átt við hlutfallslegan rafstuðul (tómagildi 1), sem er víddarlaus eiginleiki.
Tapstuðull (Df/tan δ): Vísar til hlutfalls raforku sem er umbreytt í varmaorku á tímaeiningu með undirlagi undir hátíðni rafsviðum til skiptis, einnig þekktur sem dielectric tap tangens.
Auðveldasta færibreytugildran sem gleymist
Misræmi í prófunartíðni: Dk venjulegs fr4 er venjulega mældur við lágtíðni 1MHz, á meðan hátíðni prentuð hringrásartöflur þurfa að minnsta kosti 10GHz (X-band) af mældum gögnum, og lágtíðnibreytur geta alls ekki táknað hátíðnisviðsframmistöðu.
Sýndarmerking fyrir nafnþol: Dk lotumunur venjulegs fr4 getur náð ± 0,2, en Dk vikmörk hæfu hátíðniefna ætti að vera stjórnað innan ± 0,02. Sýndarmerkingarvikið mun beint valda raunverulegu viðnámsfráviki 5-10 Ω, sem fer yfir vikmörk ± 2% fyrir RF hringrás.
Umhverfisstöðugleika leyndarmál: Mörg lág-verð hátíðniefni merkja ekki rafstuðullinn τ Dk. Í aðstæðum utandyra á bilinu -40 gráður til +85 gráður breytist Dk verulega með hitastigsreki, sem veldur beint viðnámsreki og ósamræmi merkja.
Áhrif rakastigs eru ekki útskýrð: þegar vatnsgleypni undirlagsins er of hátt mun Dk aukast verulega eftir vatnsgleypni, Df versnar samstillt og merkjatap í röku umhverfi mun fara langt yfir nafngildi.
Kjarnaáhrif tveggja þátta á frammistöðu hringrásarinnar
Rafstuðull (Dk):
Með því að ákvarða beint sendingarhraða merkja, því lægra sem Dk er, því minni seinkun á útbreiðslu merkja og því hraðari er sendingarhraði.
Það er kjarnainntaksbreytan fyrir viðnámsuppgerð og Dk frávik getur beint leitt til bilunar á stöðluðum viðnámshönnun eins og 50 Ω/100 Ω, sem veldur endurkasti merkja.
Tapstuðull (Df):
Með því að ákvarða beint innsetningartap hátíðnimerkja, á tíðnisviðinu yfir 10GHz, getur tapið á tommu af venjulegu fr4 náð 1-2dB og hágæða hátíðniefni er hægt að stjórna innan 0,2dB.
Óhóflegt Df getur leitt til sóunar á afli í sendingarendanum og vanhæfni til að demodula veik merki í móttökuendanum, sem dregur beint úr fjarskiptafjarlægð og ratsjárskynjunarnæmi.
Dæmigert færibreytutilvísun fyrir almenna hátíðniplötu
| efniskerfi | Dæmigert Dk gildi (10GHz) | Dæmigert Df gildi (10GHz) | Kjarnasviðsmyndir sem eiga við |
|---|---|---|---|
| Venjulegur FR-4 | 4.2~4.6 | ~0.02 | Lághraða stafrænar hringrásir undir 1GHz |
| Kolvetnisresín röð | 3.2~3.7 | 0.003~0.008 | 5G grunnstöð, há-ljóseining |
| RO4000 röð | 3.48~3.66 | 0.002~0.0037 | RF magnari, bílaratsjá |
| PTFE breytt röð | 2.2~2.6 | 0.001~0.003 | Millimetra bylgja, gervihnattasamskipti, herratsjá |
Viðurkenndar prófunaraðferðir sem almennt eru notaðar í greininni
Ekki er hægt að prófa Dk og Df á hátíðni prentuðu hringrásarborðinu með Q-töfluaðferðinni í venjulegu fr4. Algengt notaða ræmulínuómunaraðferðin í greininni er að mæla ómun tíðni ræmalínuómans með því að nota vektornetgreiningartæki til að snúa Dk og mæla gæðastuðulinn Q gildi til að snúa Df. Niðurstöðurnar eru nær raunverulegu vinnuástandi PCB.