एंटीना डिजाइन में आमतौर पर कौन से पीसीबी सबस्ट्रेट्स का उपयोग किया जाता है?

एंटीना डिजाइन में, कई प्रकार के पीसीबी सबस्ट्रेट्स का आमतौर पर उपयोग किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक के अलग-अलग परावैद्युत गुण, विनिर्माण प्रक्रिया और अनुप्रयोग उपयुक्तता होती है:

FR-4

FR-4 एक किफ़ायती सब्सट्रेट है जो अच्छी यांत्रिक शक्ति और इन्सुलेशन प्रदर्शन प्रदान करता है, जिसका विशिष्ट परावैद्युत स्थिरांक (Dk) 4.0 और 4.5 के बीच होता है। इसका उपयोग सामान्य वायरलेस संचार उपकरणों, जैसे ब्लूटूथ और वाई-फ़ाई कम दूरी के एंटेना, में एंटेना के लिए व्यापक रूप से किया जाता है। FR-4 विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जहाँ लागत संवेदनशील होती है और प्रदर्शन आवश्यकताएँ मध्यम होती हैं।

रॉजर

रोजर्स सामग्रियों में कम परावैद्युत स्थिरांक और कम अपव्यय कारक होते हैं, जो सिग्नल संचरण हानि को कम करने में मदद करते हैं। विभिन्न रोजर्स श्रृंखलाएँ लगभग 2.2 से 10 तक परावैद्युत स्थिरांक प्रदान करती हैं, जो विभिन्न डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा करती हैं। इनका उपयोग आमतौर पर उच्च-आवृत्ति वाले एंटीना डिज़ाइनों जैसे मिलीमीटर-तरंग एंटीना, उपग्रह संचार एंटीना, और अन्य वायरलेस प्रणालियों में किया जाता है जो उच्च सिग्नल गुणवत्ता की मांग करते हैं। विशिष्ट मॉडलों में रोजर्स 5880, रोजर्स 3003, रोजर्स 4350B, और निम्न-डीके रोजर्स 5880LZ श्रृंखला शामिल हैं।

टैकोनिक

टैकोनिक सबस्ट्रेट्स में कम परावैद्युत स्थिरांक भी होते हैं जो सिग्नल विलंब और विरूपण को कम करने में मदद करते हैं, जिससे वे उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होते हैं। विभिन्न मॉडलों के परावैद्युत स्थिरांक भिन्न-भिन्न होते हैं, आमतौर पर 2 से 5 के बीच, जो उन्हें मिलीमीटर-तरंग और अन्य उच्च-आवृत्ति परिदृश्यों के लिए आदर्श बनाता है। उल्लेखनीय मॉडलों में TLY-5 शामिल है, जो बहुत हल्के बुने हुए काँच के कपड़े से बना है, और आयामी स्थिरता, कम अपव्यय कारक, कम नमी अवशोषण, तांबे की उच्च छीलन शक्ति और सुसंगत परावैद्युत स्थिरांक जैसे लाभ प्रदान करता है। TLY-5 का उपयोग अक्सर ऑटोमोटिव रडार, उपग्रह/सेलुलर संचार, पावर एम्पलीफायरों, LNBs, LNAs, LNCs और Ka, E, और W जैसे आवृत्ति बैंडों में किया जाता है। RF-35® विभिन्न उच्च-आवृत्ति डिज़ाइनों के लिए एक अन्य लोकप्रिय मॉडल है।

PTFE (पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन) सबस्ट्रेट्स

PTFE सामग्रियों में स्थिर परावैद्युत स्थिरांक होते हैं, जो आमतौर पर 2.0 और 3.0 के बीच होते हैं, और इनकी क्षति अत्यंत कम होती है, जो इन्हें उच्च-आवृत्ति संकेत संचरण के लिए उपयुक्त बनाती है। PTFE का उपयोग आमतौर पर उच्च-परिशुद्धता, उच्च-प्रदर्शन वाले एंटीना डिज़ाइनों में किया जाता है, जैसे कि रडार एंटीना, एयरोस्पेस एंटीना, और अन्य उच्च-आवृत्ति वाले RF सर्किट।

सिरेमिक-भरे सब्सट्रेट

ये सबस्ट्रेट्स सिरेमिक फिलर अनुपात को बदलकर परावैद्युत स्थिरांक को समायोजित करते हैं। इनमें उच्च यांत्रिक शक्ति और ऊष्मा प्रतिरोध होता है और ये अच्छे आरएफ प्रदर्शन को बनाए रखते हुए लागत कम करने में मदद कर सकते हैं। सिरेमिक-भरे सबस्ट्रेट्स का व्यापक रूप से मध्यम से उच्च आवृत्ति वाले एंटीना डिज़ाइनों, जैसे 5G संचार एंटेना, में उपयोग किया जाता है और ये लघुकृत एंटेना के लिए उपयुक्त होते हैं जहाँ विशिष्ट आकार और प्रदर्शन लक्ष्यों को पूरा करना आवश्यक होता है।

वांग्लिंग सबस्ट्रेट्स

वांग्लिंग एक घरेलू (चीनी) ब्रांड है जो सामान्य PTFE ग्लास फाइबर क्लॉथ कॉपर-क्लैड लैमिनेट, जैसे F4BM और F4BME श्रृंखला, और PTFE ग्लास फाइबर क्लॉथ सिरेमिक-भरे कॉपर-क्लैड लैमिनेट, जैसे F4BTM और F4BTME, प्रदान करता है। उनकी मिश्रित डाइइलेक्ट्रिक सब्सट्रेट श्रृंखला (TP, TF) डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक प्रदान करती है जिन्हें 3.0 और 25 के बीच नियंत्रित किया जा सकता है, जिसमें कम अपव्यय हानि और कम तापीय बहाव होता है। एक विचारणीय बात: जब PCB निर्माता पहली बार वांग्लिंग सामग्रियों का उपयोग करते हैं, तो अपरिचितता के कारण कुछ प्रक्रिया संबंधी समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं।

सिमुलेशन और डिज़ाइन के लिए महत्वपूर्ण नोट्स:

lबोर्ड की मोटाई आमतौर पर लगभग 0.254 मिमी के गुणज में होनी चाहिए। 0.4 मिमी जैसी कस्टम मोटाई निर्धारित करने से बचें, क्योंकि हो सकता है कि निर्माण और सत्यापन के लिए संबंधित पीसीबी स्टॉक उपलब्ध न हो।

l1.5 मिमी से अधिक मोटे बोर्डों के लिए, घरेलू वैंगलिंग सामग्री का उपयोग करने पर विचार करें।

lबहु-परत बोर्ड डिज़ाइन करते समय, सब्सट्रेट के Z-अक्ष तापीय प्रसार गुणांक (CTE, जिसे ppm/°C में मापा जाता है) पर पूरा ध्यान दें। आमतौर पर, कम परावैद्युत स्थिरांक वाले सब्सट्रेट का Z-अक्ष CTE अधिक होता है, जो अन्य सामग्रियों के साथ संयोजन करने पर निर्माण के दौरान समस्याएँ पैदा कर सकता है। बहु-परत डिज़ाइनों के लिए, दोष दर को कम करने के लिए कम CTE वाले उच्च-Dk सब्सट्रेट का उपयोग करना बेहतर होता है।

तांबे की पन्नी के प्रकार: रोल्ड बनाम इलेक्ट्रोलाइटिक

मिलीमीटर-तरंग आवृत्तियों पर, तांबे की पन्नी की सतह की खुरदरापन संचरण लाइनों के कंडक्टर नुकसान को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। निर्माण प्रक्रिया और प्रदर्शन के आधार पर, पीसीबी तांबे की पन्नी मुख्य रूप से दो प्रकारों में विभाजित होती है: रोल्ड एनील्ड (आरए) तांबे की पन्नी और इलेक्ट्रोलाइटिक (ईडी) तांबे की पन्नी।

रोल्ड एनील्ड (आरए) कॉपर फ़ॉइल

शुद्ध तांबे के सिल्लियों के निरंतर रोलिंग और संपीड़न द्वारा निर्मित, आरए फ़ॉइल की सतह बहुत चिकनी और खुरदरापन बेहद कम होता है, जिससे उत्कृष्ट चालकता प्राप्त होती है। यह उच्च-आवृत्ति सिग्नल संचरण के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है। हालाँकि, आरए फ़ॉइल अधिक महंगी होती है और इसकी मोटाई की कुछ सीमाएँ होती हैं।

इलेक्ट्रोलाइटिक (ईडी) कॉपर फ़ॉइल

ईडी कॉपर फ़ॉइल इलेक्ट्रोप्लेटिंग द्वारा बनाई जाती है, जिसके परिणामस्वरूप दो पक्ष होते हैं: एक चिकना और एक खुरदुरा। खुरदुरा पक्ष फ़ॉइल को सब्सट्रेट से जोड़ने में मदद करता है, जबकि चिकने पक्ष का उपयोग प्लेटिंग या नक्काशी के लिए किया जाता है। ईडी कॉपर फ़ॉइल अधिक किफायती होती है और मोटाई की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर करती है। हालाँकि, इसकी उच्च सतह खुरदरापन के कारण चालकता में अधिक हानि होती है, जिससे यह उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए कम उपयुक्त होती है।

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