Чтобы определить, следует ли в продукте использовать высокочастотную плату, основными критериями являются три жестких показателя: частота сигнала, допуск на потери в канале и требования к постоянству импеданса. Когда обычныйдоска fr4может соответствовать требованиям, нет необходимости выбирать высокочастотную плату, в противном случае это только увеличит затраты и усложнит процесс.
Четыре основных сценария, требующих использованиявысокочастотные платы
Частота сигнала Больше или равна 1 ГГц. Диэлектрические потери обычных fr4 резко возрастают при частоте выше 1 ГГц, а значение Df в 5-20 раз больше, чем у высокочастотных плат. Затухание сигнала сильное и не может быть передано нормально. Типичные сценарии включают установленный на транспортном средстве радар миллиметрового диапазона с частотой 77 ГГц, радиочастотные модули базовой станции 5G/6G и антенны с фазированной решеткой спутниковой связи, где высокочастотные платы являются единственным возможным выбором.
Требования к вносимым потерям в линии чрезвычайно низки: если к продукту предъявляются строгие требования к расстоянию передачи и мощности сигнала, например, к микроволновому оборудованию для передачи данных из точки-в-точку, радиочастотным фильтрам, высокочастотным усилителям, характеристика низкой Df высокочастотной-платы позволяет контролировать потери сигнала в пределах 1/10 от потерь сигнала на обычной плате, предотвращая полное "съедание" сигнала во время передачи.
Допуск регулирования импеданса Менее или равен ± 5 %: ВЧ-системе требуется постоянный импеданс всей линии связи (например, 50 Ом несимметричного, 100 Ом дифференциального), а допуск значения Dk высокочастотной платы можно контролировать в пределах ± 0,05, что намного лучше, чем колебание ± 0,5 или более для обычного fr4. Это может гарантировать, что импеданс не дрейфует, избежать таких проблем, как отражение сигнала, коэффициент стоячей волны, превышающий стандарт, и снижение эффективности антенны.
Стабильная работа в экстремальных условиях: продукт должен работать в течение длительного времени в широком диапазоне температур от -40 до 150 градусов и в условиях высокой влажности, а электрические характеристики не могут существенно колебаться в зависимости от температуры и влажности. Dk высокочастотных плат изменяется с температурой менее 2%, что значительно лучше, чем у обычных fr4, обеспечивая надежность оборудования в тяжелых условиях работы.
Нет необходимости использовать в сцене высокочастотные платы.
Частота сигнала ниже 500 МГц, используется только для обычного источника питания и низкоскоростной передачи цифрового сигнала. Характеристики обычной платы FR-4 полностью соответствуют требованиям;
Продукт относится к чувствительным к затратам категориям, таким как бытовая электроника, а стоимость материалов высокочастотных плат в 5-10 раз превышает стоимость обычных плат, что значительно снизит размер прибыли;
Без профессионального оборудования для высокочастотного моделирования и тестирования (например, векторных анализаторов цепей) невозможно выполнить проверку высокочастотных параметров, а также трудно реализовать преимущества в производительности путем принудительного использования высокочастотных плат.
Переходный сценарий, допускающий компромиссный выбор
Многие средне- и низкоскоростные-гибридные схемы не требуют высокочастотной платы для всей платы и могут использовать схему смешанного напряжения fr4+локального высокочастотного слоя: только использование Rogers и других высокочастотных-материалов на верхнем уровне маршрутизации радиочастотного сигнала, сохраняя при этом обычный FR-4 для остальных цифровых и силовых слоев. Это не только отвечает требованиям по низким потерям в высокочастотной части, но и снижает общую стоимость более чем на 40%. В настоящее время это основная идея выбора микробазовых станций 5G, высокоскоростных оптических модулей и других продуктов.
Доска fr4, высокочастотные платы