Định nghĩa của bo mạch tần số cao
PCB tần số cao, còn được gọi là bảng mạch in tần số cao, là một bảng mạch được thiết kế đặc biệt có thể xử lý và truyền tín hiệu tần số cao. Loại bảng mạch này cần xem xét nhiều yếu tố trong quá trình thiết kế và sản xuất để đảm bảo tính toàn vẹn và độ tin cậy của tín hiệu trong quá trình truyền tốc độ cao. Sau đây là định nghĩa về bảng tần số cao:
Dải tần số: Nói chung, bo mạch tần số cao có thể được định nghĩa là bo mạch PCB có tần số trên 1 GHz. Nó chủ yếu được sử dụng cho PCB trong trường tần số cao (tần số lớn hơn 300MHz hoặc bước sóng nhỏ hơn 1 mét) và vi sóng (tần số lớn hơn 3GHz hoặc bước sóng nhỏ hơn 0,1 mét).
Lựa chọn vật liệu: Bo mạch tần số cao thường được làm từ các vật liệu cụ thể như Rogers, Taconic, Isola, F4B, TP-2, v.v. Các vật liệu này có hằng số điện môi cao và hệ số suy hao thấp, khiến chúng phù hợp cho các ứng dụng trong lĩnh vực truyền thông tần số cao và vi sóng.
Đặc điểm hiệu suất: Do hiệu ứng bề mặt của mạch tần số cao, bo mạch tần số cao cần có tính chất điện môi tốt để đảm bảo truyền tải hiệu quả các thành phần tần số cao và giảm suy giảm tín hiệu. Ngoài ra, bo mạch tần số cao cũng cần có độ chính xác cao, độ ổn định cao và hiệu suất tản nhiệt tốt.
1.2 Các lĩnh vực ứng dụng của bo mạch tần số cao
Thiết bị truyền thông: trạm gốc không dây, thiết bị truyền thông vệ tinh, hệ thống ăng-ten, bộ lọc, v.v., yêu cầu bo mạch tần số cao để hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ cao và truyền thông ổn định. Thiết bị điện tử ô tô: Trong hệ thống giải trí trên ô tô, hệ thống dẫn đường, hệ thống hỗ trợ người lái tiên tiến (ADAS) và radar tránh va chạm ô tô, v.v., sử dụng bo mạch tần số cao để đạt được các chức năng điều khiển điện tử phức tạp. Thiết bị y tế: thiết bị chẩn đoán và điều trị sử dụng bo mạch tần số cao để truyền dữ liệu và hình ảnh y tế chính xác. Lĩnh vực hàng không vũ trụ và quân sự: hệ thống radar trên không và mặt đất, ứng dụng sóng milimet, v.v., tận dụng khả năng chịu nhiệt độ cao, chống ăn mòn và đặc tính cách điện cao của bo mạch tần số cao. Thiết bị điện tử tiêu dùng: nhà thông minh, thiết bị đeo được, tivi, điện thoại di động, máy ảnh, v.v., sử dụng bo mạch tần số cao để đạt được tốc độ xử lý và truyền dữ liệu nhanh hơn. Điều khiển công nghiệp: Các dụng cụ, đồng hồ đo, truyền thông tự động hóa công nghiệp, v.v. yêu cầu bo mạch tần số cao để đảm bảo tốc độ và độ ổn định của truyền tín hiệu. Nhận dạng tần số vô tuyến (RFID): Sử dụng bo mạch tần số cao trong thẻ và đầu đọc để đạt được tốc độ đọc và ghi dữ liệu nhanh. Vệ tinh phát sóng trực tiếp: sử dụng bo mạch tần số cao để xử lý truyền tín hiệu tần số cao. Liên kết vi sóng: Liên kết vi sóng điểm-điểm băng tần E và các ứng dụng khác yêu cầu các bo mạch tần số cao có độ suy hao thấp để giảm suy hao tín hiệu trong quá trình truyền. Máy chủ và trung tâm dữ liệu: Với sự phát triển của điện toán đám mây và dữ liệu lớn, nhu cầu về các bo mạch tần số cao được sử dụng trong máy chủ và trung tâm dữ liệu cũng đang tăng lên.
2, Đặc điểm vật liệu của bo mạch tần số cao
2.1 Hằng số điện môi và tổn thất điện môi
2.1.1 Hằng số điện môi (Dk)
Hằng số điện môi là một đại lượng vật lý mô tả khả năng lưu trữ điện tích của vật liệu trong trường điện. Đối với các tấm tần số cao, độ lớn của hằng số điện môi ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ truyền và chất lượng tín hiệu.
Phân tích đặc điểm:
Nhỏ và ổn định: Hằng số điện môi của chất nền bo mạch tần số cao phải nhỏ và ổn định. Nói chung, hằng số điện môi càng nhỏ thì càng tốt. Điều này là do tốc độ truyền tín hiệu tỷ lệ nghịch với căn bậc hai của hằng số điện môi của vật liệu và hằng số điện môi cao dễ gây ra độ trễ trong quá trình truyền tín hiệu.
Phụ thuộc tần số: Hằng số điện môi có thể thay đổi theo tần số. Ví dụ, bo mạch tần số cao Rogers RO4350B đo được giá trị hằng số điện môi là 3,48 ở tần số 10GHz, trong khi ở tần số 24GHz, hằng số điện môi giảm nhẹ xuống còn 3,47.
Lựa chọn vật liệu: Để đáp ứng yêu cầu truyền tín hiệu tần số cao, vật liệu bo mạch tần số cao thường được lựa chọn có hằng số điện môi thấp, chẳng hạn như vật liệu nhiệt dẻo polytetrafluoroethylene (PTFE) và vật liệu nhiệt rắn nhựa hydrocarbon (PCH).