لتحديد ما إذا كان المنتج يجب أن يستخدم لوحة عالية التردد، فإن المعايير الأساسية هي ثلاثة مؤشرات ثابتة: تردد الإشارة، وتحمل فقدان الارتباط، ومتطلبات اتساق المعاوقة. عندما منتظملوحة fr4يمكن أن تلبي المتطلبات، ليست هناك حاجة لاختيار لوحة عالية التردد، وإلا فإنها لن تؤدي إلا إلى زيادة التكاليف وصعوبة العملية.
أربعة سيناريوهات أساسية تتطلب استخداملوحات عالية التردد
تردد الإشارة أكبر من أو يساوي 1 جيجا هرتز: يزداد فقدان العزل الكهربائي لـ fr4 العادي بشكل حاد فوق 1 جيجا هرتز، وقيمة Df تبلغ 5-20 مرة من اللوحات عالية التردد. توهين الإشارة شديد ولا يمكن إرساله بشكل طبيعي. تتضمن السيناريوهات النموذجية رادار الموجات المليمترية المثبت على مركبة بتردد 77 جيجا هرتز، ووحدات الترددات اللاسلكية لمحطة قاعدة 5G/6G، وهوائيات الصفيف المرحلية للاتصالات عبر الأقمار الصناعية، حيث تكون اللوحات عالية التردد هي الخيار الوحيد الممكن.
متطلبات فقدان إدخال الارتباط منخفضة للغاية: عندما يكون لدى المنتج متطلبات صارمة لمسافة الإرسال وقوة الإشارة، مثل معدات الإرسال من نقطة الميكروويف -إلى-نقطة، ومرشحات التردد اللاسلكي، ومكبرات الصوت عالية التردد، يمكن لخاصية Df المنخفضة للوحة التردد -العالية التحكم في فقدان الإشارة في حدود 1/10 من فقدان اللوحة العادية، مما يؤدي إلى تجنب "التهام" الإشارة بالكامل أثناء الإرسال.
التسامح مع التحكم في المعاوقة أقل من أو يساوي ± 5%: يتطلب نظام الترددات اللاسلكية مقاومة مستمرة للوصلة بأكملها (مثل 50 Ω أحادية النهاية، 100 Ω تفاضلية)، ويمكن التحكم في التسامح مع قيمة Dk للوحة عالية التردد ضمن ± 0.05، وهو أفضل بكثير من التقلب ± 0.5 أو أكثر بالنسبة لـ fr4 العادي. يمكن أن يضمن عدم انحراف المعاوقة، وتجنب المشكلات مثل انعكاس الإشارة، ونسبة الموجة الدائمة التي تتجاوز المعيار، وانخفاض كفاءة الهوائي.
أداء مستقر في البيئات القاسية: يحتاج المنتج إلى العمل لفترة طويلة في نطاق درجة حرارة واسع يتراوح من -40 درجة إلى 150 درجة وبيئة رطوبة عالية، ولا يمكن أن يتقلب الأداء الكهربائي بشكل كبير مع درجة الحرارة والرطوبة. يتغير Dk للوحات عالية التردد بأقل من 2% مع درجة الحرارة، وهو أفضل بكثير من fr4 العادي، مما يضمن موثوقية المعدات في ظل ظروف العمل القاسية.
ليست هناك حاجة لاستخدام لوحات عالية التردد في المشهد
تردد الإشارة أقل من 500 ميجا هرتز، ويستخدم فقط لإمدادات الطاقة العادية ونقل الإشارات الرقمية بسرعة منخفضة-. أداء لوحة FR-4 العادية يغطي المتطلبات بالكامل؛
ينتمي المنتج إلى فئات حساسة من حيث التكلفة مثل الإلكترونيات الاستهلاكية، وتبلغ تكلفة المواد للوحات عالية التردد 5-10 أضعاف تكلفة اللوحات العادية، مما سيضغط بشكل كبير على هوامش الربح؛
بدون معدات محاكاة واختبار عالية التردد احترافية (مثل محللات شبكة المتجهات)، من المستحيل إكمال التحقق من معلمات التردد العالي-، ومن الصعب أيضًا الاستفادة من مزايا الأداء من خلال استخدام اللوحات عالية التردد بالقوة.
سيناريو انتقالي يسمح باختيار التسوية
العديد من الدوائر الهجينة ذات السرعة المتوسطة والمنخفضة- لا تتطلب لوحة عالية التردد للوحة بأكملها، ويمكن أن تستخدم نظام الجهد المختلط لطبقة التردد المحلي 4+العالي-: فقط باستخدام روجرز والمواد الأخرى ذات التردد العالي- الموجودة على الطبقة العليا لتوجيه إشارة التردد اللاسلكي، مع الاحتفاظ بـ FR-4 العادي لبقية الطبقات الرقمية وطبقات الطاقة. وهذا لا يلبي متطلبات الخسارة المنخفضة للجزء عالي التردد فحسب، بل يقلل أيضًا من التكلفة الإجمالية بأكثر من 40%. إنها حاليًا فكرة الاختيار السائدة لمحطات القاعدة الصغيرة 5G والوحدات الضوئية عالية السرعة وغيرها من المنتجات.
لوحة fr4، لوحات عالية التردد