Việc lựa chọn chất nền PCB cho các tình huống điều khiển vệ tinh, radar và điều khiển chuyến bay phải phù hợp chính xác với dải tần hoạt động cốt lõi tương ứng, yêu cầu về khả năng chịu đựng môi trường và mục tiêu về độ tin cậy lâu dài của chúng, đồng thời không nên mù quáng theo đuổi các vật liệu cao cấp.
Lựa chọn chất nền PCB cho cảnh vệ tinh
Cảnh quan vệ tinh yêu cầu khả năng chống tia vũ trụ và chênh lệch nhiệt độ cực cao từ -55 độ đến 125 độ, với tuổi thọ thiết kế thường vượt quá 10 năm. Lõi đảm bảo tính nhất quán của pha tín hiệu và độ ổn định cấu trúc.
Ăng-ten mảng pha gắn trên vệ tinh Lớp RF: Ưu tiên Rogers RO4003C hoặc Taconic RF-3500, với Dk ổn định khoảng 3,5, Df Nhỏ hơn hoặc bằng 0,0037, Thích hợp cho tín hiệu tần số cao trên 40GHz, dung sai trở kháng có thể được kiểm soát trong phạm vi ± 1 Ω.
Lớp điều khiển phổ quát vệ tinh: sử dụng cấu trúc áp suất hỗn hợp tần số cao, chẳng hạn như HJY350A+S1000-M kết hợp với màng bán bảo dưỡng đặc biệt, giúp cân bằng tổn thất thấp và độ bền cơ học, đồng thời đạt được trọng lượng nhẹ và giảm trọng lượng.
Kịch bản có độ tin cậy cao để khám phá không gian sâu: chọn chất nền PTFE nguyên chất Tly-5, Dk=2.33,Df=0.0015, Dưới những biến động nhiệt độ khắc nghiệt, tốc độ trôi Dk nhỏ hơn 0,5%, đảm bảo độ ổn định tín hiệu lâu dài trong hơn 20 năm.
Lựa chọn chất nền PCB cho cảnh radar
Dải tần làm việc của hệ thống radar bao phủ dải tần X đến sóng milimet 77GHz, với các yêu cầu cốt lõi là mất tín hiệu cực thấp, độ dẫn nhiệt cao và tránh suy giảm truyền tín hiệu công suất cao.
Radar sóng milimet trên không/xe 77GHz: Chọn Rogers RO3003 hoặc RT5880, với độ suy hao điện môi cực thấp, có khả năng hỗ trợ truyền tín hiệu có độ chính xác cao ở mức sóng milimet, đảm bảo độ chính xác trong phạm vi radar.
Radar khẩu độ tổng hợp băng tần X (SAR): Áp dụng sơ đồ điện áp hỗn hợp RO4350B + RT5880, nó không chỉ đáp ứng các yêu cầu về tổn thất thấp mà còn cải thiện độ dẫn nhiệt của chất nền, tản nhiệt nhanh chóng do bộ khuếch đại công suất RF tạo ra.
Radar cảnh báo từ xa trên mặt đất: chất nền composite phủ gốm, chẳng hạn như Arlon AD450, được chọn, Dk=3.4, Độ bền cơ học cao, có thể chịu được môi trường rung và phun muối ngoài trời lâu dài.
Lựa chọn chất nền PCB cho các kịch bản điều khiển chuyến bay
Điểm mấu chốt cốt lõi của hệ thống điều khiển chuyến bay là chống rung, chống nhiệt độ cao và gián đoạn tín hiệu bằng 0, ưu tiên tính toàn vẹn của nguồn điện và độ tin cậy cơ học mà không mù quáng theo đuổi các vật liệu tần số cao.
Điều khiển bay bằng máy bay không người lái cấp độ người tiêu dùng thông thường: Bảng Tg FR-4 cao có giá trị Tg Lớn hơn hoặc bằng 170 độ được chọn để tránh phân tách và biến dạng dưới nhiệt độ cao trên 70 độ trong cabin vào mùa hè. Chi phí có thể kiểm soát được và đáp ứng các yêu cầu của liên kết truyền dữ liệu 2.4GHz.
Điều khiển chuyến bay với điều hướng GNSS/RTK có độ chính xác cao: Chất nền RO4350B được sử dụng cục bộ trong lớp RF chính để đảm bảo truyền tín hiệu điều hướng băng tần L1/L2 với độ nhiễu thấp, trong khi Tg FR-4 cao vẫn được sử dụng để cân bằng chi phí trong các lớp điều khiển còn lại.
Điều khiển bay cấp công nghiệp/hạng nặng: sử dụng chất nền Tg cao chống cháy đặc biệt với mức CTI cao hơn, có khả năng chịu được rung động mạnh và tác động dòng điện cao, đồng thời tránh nhiễu điện từ bộ truyền động động cơ gây cản trở hoạt động điều khiển chính.
Nguyên tắc cốt lõi lựa chọn chung
Dải tần phù hợp ưu tiên cho hiệu suất điện: Tg cao FR-4 đủ cho các liên kết điều khiển dưới 1GHz; Vật liệu hydrocarbon dòng Rogers 4000 được sử dụng cho tần số từ 1 đến 10 GHz; Chất nền PTFE chỉ được chọn cho các kịch bản tần số cực cao trên 10GHz.
Các điều kiện căn chỉnh dung nạp môi trường: ưu tiên lựa chọn chất nền có khả năng kháng CAF và kháng CAF cao cho các kịch bản trên tàu/trên không; Độ tin cậy của các kịch bản không gian sâu phải được xác minh thông qua hơn 200 thử nghiệm chu trình nhiệt ở -55 độ ~ 125 độ.
Kiểm soát phân tầng chi phí: Áp dụng "thiết kế áp suất hỗn hợp", chỉ các vật liệu đặc biệt tần số cao được sử dụng cho lớp khóa RF và Tg FR-4 cao được sử dụng cho lớp điều khiển diện tích lớn còn lại, có thể giảm hơn 30% chi phí của bảng trong khi vẫn đảm bảo hiệu suất.