Izbor materijala za prilagođene visokofrekventne ploče ne može se zasnivati samo na Dk. Osnovni razlog je taj što Dk određuje samo brzinu i tačnost impedanse prenosa signala, dok Df direktno određuje zadržavanje energije signala i pouzdanost sistema u visokofrekventnim scenarijima. Oba su neophodna, a fokusiranje isključivo na Dk može direktno dovesti do nekontrolisanog slabljenja visokofrekventnih signala i kvara u performansama sistema.
Osnovna podjela rada između njih dvoje je potpuno drugačija
Dk (dielektrična konstanta): Ekvivalentno ravnosti "autoputa" za prijenos signala, određuje brzinu širenja signala, tačnost usklađivanja impedanse i osnovno rješenje problema "brzog rada signala i bez refleksije".
Df (faktor dielektričnih gubitaka): ekvivalentan je "potrošnji goriva" u procesu prijenosa signala, određivanju udjela energije signala pretvorenoj u gubitak toplinske energije i rješavanju problema "dalekoga kretanja signala bez slabljenja".
Uticaj Df u visokofrekventnim scenarijima će biti eksponencijalno pojačan
Gubitak umetanja proporcionalan je frekvenciji pomnoženoj sa Df, i što je frekvencija veća, to je fatalnija razlika u gubitku uzrokovana malom razlikom u Df
Na frekvencijskom opsegu od 10GHz, gubitak linije prenosa po centimetru obične FR-4 ploče može dostići preko 1dB, dok je gubitak Rogers RO4350B (Df=0.0037) samo 1/5 FR-4.
U scenariju radara milimetarskog talasa montiranog u vozilu od 77 GHz, ako se Df=0.005 materijal zloupotrebi, akumulirani gubitak dalekovoda od 10 cm direktno će uzrokovati da jačina signala na prijemnom kraju bude niža od praga osjetljivosti, što će rezultirati da radar postane "slijep".
U scenariju 224Gbps ultra velike brzine AI servera, slabljenje energije signala običnih ploča s visokim Df prelazi 30%, a stopa greške u podacima je veća od 5%, što u potpunosti ne ispunjava precizne zahtjeve prijenosa računarske snage.
Pogledajte samo tipične scenarije kvara odabira Dk materijala
Usklađivanje impedancije je potpuno na standardnom nivou, ali gubitak energije signala nakon prolaska kroz dalekovod od 10 centimetara prelazi 40%, a komunikacijska udaljenost je direktno smanjena za polovicu.
Kod radara sa faznom rešetkom milimetarskog talasa, Dk stabilnost je kvalifikovana, ali je Df previsok, a devijacija pojačanja svakog signala kanala prelazi ± 2dB, što rezultira potpunim gubitkom tačnosti formiranja snopa.
Tokom dugotrajnog rada na visokim temperaturama, ploče s visokim Df kontinuirano pretvaraju električnu energiju u toplinsku energiju, uzrokujući lokalno pregrijavanje PCB-a i ubrzavajući raslojavanje bakarne folije i starenje ploče, što rezultira značajnim smanjenjem životnog vijeka proizvoda.
Logika prioriteta za odabir materijala u visokofrekventnim scenarijima
Industrijski standardni princip odabira je da prvo zaključate nivo Df prema radnoj frekvenciji, a zatim kontrolirate tačnost impedanse s Dk tolerancijom:
Scenariji ispod 3GHz: Df manji od ili jednak 0,01 može zadovoljiti osnovne zahtjeve, a zatim uskladiti odgovarajuću vrijednost Dk za kontrolu impedancije.
Scenarij milimetarskog talasa od 10~30GHz: Df mora biti manji ili jednak 0,003, dok se tolerancija Dk kontroliše unutar ± 0,05.
Scenariji radarske i satelitske komunikacije na vozilu od 77 GHz: Df mora biti manji ili jednak 0,0015, a tolerancija Dk treba biti pooštrena na ± 0,02 kako bi se ispunili zahtjevi za niske gubitke i faznu konzistentnost.