Печатные платы для СВЧ применений

свч плата

Печатные платы на базе высокочастотных материалов (Rogers, Taconic и др.)

Зачастую разработчики печатных плат сталкиваются с задачами, которые сложно или вообще невозможно решить, используя традиционные стеклотекстотекстолиты типа FR-4. Наша компания готова предложить линейку альтернативных материалов для высокочастотных применений. Можно выделить два базовых типа электронных схем, которые попадают под определение «высокочастотные»: радиочастотные аналоговые и высокоскоростные цифровые.

В работе радиочастотных аналоговых цепей обычно используются высокоточные и/или низкоуровневые сигналы. Из-за этого предъявляются очень высокие требования к параметрам схемы, отвечающим за потери сигнала. Можно выделить два основных механизма потерь: потери, вызванные отражениями сигнала из-за несоответствия волнового сопротивления заданному, и потери энергии сигнала в диэлектрике. Иногда, для критических применений, следует учитывать и влияние скин-эффекта.

С другой стороны, при работе цифровых цепей допустимы более высокие потери. Однако, при высоких тактовых частотах сигнала, потери начинают играть существенную роль. Кроме того, цифровые цепи обычно имеют очень сложную топологию, что требует применения печатных плат с большим числом слоев и сравнительно большими габаритными размерами.

  • диэлектрическая постоянная
  • толщина диэлектрика
  • тангенс угла диэлектрических потерь
  • тип медной фольги

Диэлектрическая постоянная, как известно, определяет паразитную емкость линии передачи, а так же скорость распространения электромагнитной волны в диэлектрическом материале. Чем выше диэлектрическая постоянная, тем медленнее распространяется сигнал, ниже волновое сопротивление и выше паразитная емкость линии передачи.

Диэлектрическая постоянная у любого материала имеет частотную зависимость. Некоторые материалы имеют достаточно малую частотную зависимость, которой можно пренебречь, у других (например FR-4) частотная зависимость диэлектрической постоянной сильно выражена.

Частотную зависимость диэлектрической постоянной необходимо учитывать как для широкополосных аналоговых цепей, так и для высокоскоростных цифровых схем. Результатом данной зависимости является частотная зависимость волнового сопротивления, которая может привести к рассогласованию линии передачи, вызвать увеличение потерь сигнала и привести к неработоспособности схемы.

Существует ряд материалов со стабильной диэлектрической проницаемостью, как для аналоговых, так и для цифровых применений. Толщина диэлектрика также оказывает существенное влияние на параметры линии передачи. Изменение толщины диэлектрика на 20% относительно расчетного приводит к изменению значению импеданса примерно на 12%, поэтому строгий допуск на толщину диэлектрика необходим для критических применений. Значение допуска толщины обычно приводится в спецификации на материал.

Тангенс угла диэлектрических потерь определяет затухание электромагнитной волны, связанное с рассеянием в процессе распространения волны в диэлектрике. Данный параметр связан с внутренней структурой базового диэлектрика. В идеале, необходимо применять материалы с минимальным значением этого параметра, однако материалы с очень низким значением тангенса потерь имеют сравнительно высокую стоимость.

Таким образом, для каждого конкретного применения разработчик волен выбирать подходящий тип материала, учитывая необходимые параметры. Ниже приведены характеристики некоторых материалов для высокочастотных печатных плат.