تعريف لوحة التردد العالي
تُعرف لوحة الدوائر المطبوعة عالية التردد أيضًا باسم لوحة الدوائر المطبوعة عالية التردد، وهي عبارة عن لوحة دوائر مصممة خصيصًا يمكنها معالجة ونقل الإشارات عالية التردد. يحتاج هذا النوع من لوحات الدوائر إلى مراعاة عوامل متعددة أثناء التصميم والتصنيع لضمان سلامة وموثوقية الإشارات أثناء النقل عالي السرعة. فيما يلي تعريف لوحة التردد العالي:
نطاق التردد: بشكل عام، يمكن تعريف اللوحة عالية التردد على أنها لوحة دوائر مطبوعة بتردد أعلى من 1 جيجاهرتز. تُستخدم بشكل أساسي في لوحات الدوائر المطبوعة في مجالات التردد العالي (تردد أكبر من 300 ميجاهرتز أو طول موجي أقل من متر واحد) والموجات الدقيقة (تردد أكبر من 3 جيجاهرتز أو طول موجي أقل من 0.1 متر).
اختيار المواد: عادة ما تكون لوحات التردد العالي مصنوعة من مواد معينة مثل Rogers و Taconic و Isola و F4B و TP-2 وما إلى ذلك. تتمتع هذه المواد بثوابت عازلة عالية وعوامل خسارة منخفضة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات في الاتصالات عالية التردد وحقول الميكروويف.
خصائص الأداء: نظرًا لتأثير الجلد للدوائر عالية التردد، يجب أن تتمتع لوحات التردد العالي بخصائص عازلة جيدة لضمان النقل الفعال للمكونات عالية التردد وتقليل التوهين للإشارة. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تتمتع لوحات التردد العالي أيضًا بدقة عالية واستقرار عالٍ وأداء جيد في تبديد الحرارة.
1.2 مجالات تطبيق اللوحة عالية التردد
معدات الاتصالات: تتطلب محطات القاعدة اللاسلكية ومعدات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية وأنظمة الهوائيات والمرشحات وما إلى ذلك لوحات عالية التردد لدعم نقل البيانات عالي السرعة والاتصالات المستقرة. إلكترونيات السيارات: تستخدم أنظمة الترفيه في السيارة وأنظمة الملاحة وأنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) ورادار تجنب الاصطدام بالسيارة وما إلى ذلك لوحات عالية التردد لتحقيق وظائف التحكم الإلكتروني المعقدة. المعدات الطبية: الأجهزة التشخيصية والعلاجية التي تستخدم لوحات عالية التردد لنقل البيانات والصور الطبية الدقيقة. المجالات الفضائية والعسكرية: أنظمة الرادار المحمولة جواً والأرضية وتطبيقات الموجات المليمترية وما إلى ذلك، باستخدام مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل وخصائص العزل العالية للوحات عالية التردد. الإلكترونيات الاستهلاكية: تستخدم المنازل الذكية والأجهزة القابلة للارتداء وأجهزة التلفزيون والهواتف المحمولة والكاميرات وما إلى ذلك لوحات عالية التردد لتحقيق معالجة البيانات ونقلها بشكل أسرع. التحكم الصناعي: تتطلب الأجهزة وأجهزة القياس واتصالات الأتمتة الصناعية وما إلى ذلك لوحات عالية التردد لضمان سرعة واستقرار نقل الإشارة. تحديد ترددات الراديو (RFID): استخدام لوحات عالية التردد في العلامات والقراء لتحقيق قراءة وكتابة سريعة للبيانات. البث المباشر عبر الأقمار الصناعية: يستخدم لوحات عالية التردد لمعالجة نقل الإشارات عالية التردد. رابط الميكروويف: يتطلب رابط الميكروويف من نقطة إلى نقطة في النطاق E والتطبيقات الأخرى لوحات عالية التردد منخفضة الخسارة لتقليل توهين الإشارة أثناء النقل. الخوادم ومراكز البيانات: مع تطور الحوسبة السحابية والبيانات الضخمة، يتزايد أيضًا الطلب على اللوحات عالية التردد المستخدمة في الخوادم ومراكز البيانات.
2. خصائص المواد للوحة عالية التردد
2.1 الثابت العازل والخسارة العازلة
2.1.1 ثابت العزل الكهربائي (Dk)
الثابت العازل هو كمية فيزيائية تصف قدرة المادة على تخزين الشحنات في مجال كهربائي. بالنسبة للألواح عالية التردد، فإن حجم الثابت العازل يؤثر بشكل مباشر على معدل الإرسال وجودة الإشارات.
تحليل الخصائص:
صغير ومستقر: يجب أن يكون ثابت العزل الكهربائي لركيزة اللوحة عالية التردد صغيرًا ومستقرًا. وبشكل عام، كلما كان ثابت العزل الكهربائي أصغر، كان ذلك أفضل. وذلك لأن معدل نقل الإشارة يتناسب عكسيًا مع الجذر التربيعي لثابت العزل الكهربائي للمادة، ويمكن أن يتسبب ثابت العزل الكهربائي المرتفع بسهولة في تأخير نقل الإشارة.
الاعتماد على التردد: قد يتغير الثابت العازل مع التردد. على سبيل المثال، قامت لوحة Rogers RO4350B عالية التردد بقياس قيمة ثابت عازل تبلغ 3.48 عند تردد 10 جيجاهرتز، بينما عند تردد 24 جيجاهرتز، انخفض الثابت العازل قليلاً إلى 3.47.
اختيار المواد: من أجل تلبية متطلبات نقل الإشارات عالية التردد، يتم عادةً اختيار مواد اللوحة عالية التردد ذات الثوابت العازلة المنخفضة، مثل مواد البلاستيك الحراري البولي تيترافلورو إيثيلين (PTFE) ومواد الراتنج الهيدروكربوني (PCH).