แผ่น PCB ชนิดใดที่นิยมใช้ในการออกแบบเสาอากาศ?

ในการออกแบบเสาอากาศ โดยทั่วไปจะใช้แผ่นรองรับ PCB หลายประเภท โดยแต่ละประเภทจะมีคุณสมบัติทางไฟฟ้า กระบวนการผลิต และความเหมาะสมในการใช้งานที่แตกต่างกัน:

FR-4

FR-4 เป็นวัสดุรองรับที่คุ้มค่าคุ้มราคา ให้ความแข็งแรงเชิงกลและประสิทธิภาพการเป็นฉนวนที่ดี โดยมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (Dk) ทั่วไปอยู่ระหว่าง 4.0 ถึง 4.5 FR-4 ถูกใช้อย่างแพร่หลายในเสาอากาศในอุปกรณ์สื่อสารไร้สายทั่วไป เช่น เสาอากาศระยะสั้น Bluetooth และ Wi-Fi FR-XNUMX เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่คำนึงถึงต้นทุนและต้องการประสิทธิภาพในระดับปานกลาง

โรเจอร์ส

วัสดุของโรเจอร์สมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำและค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียสัญญาณต่ำ ซึ่งช่วยลดการสูญเสียสัญญาณ โรเจอร์สแต่ละรุ่นมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกตั้งแต่ประมาณ 2.2 ถึง 10 ซึ่งตอบสนองความต้องการด้านการออกแบบที่หลากหลาย นิยมใช้ในการออกแบบเสาอากาศความถี่สูง เช่น เสาอากาศคลื่นมิลลิเมตร เสาอากาศสื่อสารผ่านดาวเทียม และระบบไร้สายอื่นๆ ที่ต้องการคุณภาพสัญญาณสูง รุ่นทั่วไป ได้แก่ โรเจอร์ส 5880, โรเจอร์ส 3003, โรเจอร์ส 4350B และโรเจอร์ส 5880LZ รุ่น Low-Dk

ทาโคนิค

แผ่นซับสเตรต Taconic ยังมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำ ซึ่งช่วยลดความล่าช้าและความเพี้ยนของสัญญาณ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานความถี่สูง ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของรุ่นต่างๆ แตกต่างกัน โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 2 ถึง 5 ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับคลื่นมิลลิเมตรและสถานการณ์ความถี่สูงอื่นๆ รุ่นที่โดดเด่น ได้แก่ TLY-5 ซึ่งผลิตจากผ้าใยแก้วทอน้ำหนักเบามาก มีข้อดีหลายประการ เช่น ความเสถียรของมิติ ค่าสัมประสิทธิ์การกระจายตัวต่ำ การดูดซับความชื้นต่ำ ความแข็งแรงการลอกของทองแดงสูง และค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่สม่ำเสมอ TLY-5 มักใช้ในเรดาร์ยานยนต์ การสื่อสารผ่านดาวเทียม/เซลลูลาร์ เครื่องขยายเสียง LNB, LNA, LNC และในย่านความถี่ต่างๆ เช่น Ka, E และ W RF-35 ™ เป็นอีกรุ่นหนึ่งที่ได้รับความนิยมสำหรับการออกแบบความถี่สูงที่หลากหลาย

พื้นผิว PTFE (โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน)

วัสดุ PTFE มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่เสถียร โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 2.0 ถึง 3.0 และมีการสูญเสียต่ำมาก จึงเหมาะสำหรับการส่งสัญญาณความถี่สูง PTFE มักถูกใช้ในการออกแบบเสาอากาศที่มีความแม่นยำสูงและประสิทธิภาพสูง เช่น เสาอากาศเรดาร์ เสาอากาศอากาศยาน และวงจร RF ความถี่สูงอื่นๆ

วัสดุรองรับที่เต็มไปด้วยเซรามิก

ซับสเตรตเหล่านี้ปรับค่าคงที่ไดอิเล็กทริกโดยการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนของฟิลเลอร์เซรามิก ซับสเตรตเหล่านี้มีความแข็งแรงเชิงกลและทนความร้อนสูงกว่า และสามารถช่วยลดต้นทุนในขณะที่ยังคงประสิทธิภาพ RF ที่ดี ซับสเตรตที่เติมเซรามิกถูกใช้อย่างแพร่หลายในการออกแบบเสาอากาศความถี่ปานกลางถึงสูง เช่น เสาอากาศสื่อสาร 5G และเหมาะสำหรับเสาอากาศขนาดเล็กที่ต้องบรรลุเป้าหมายด้านขนาดและประสิทธิภาพเฉพาะ

ซับสเตรต Wangling

Wangling เป็นแบรนด์ในประเทศ (จีน) ที่นำเสนอแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดงที่ทำจากผ้าใยแก้ว PTFE ทั่วไป เช่น ซีรีส์ F4BM และ F4BME รวมถึงแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดงที่ทำจากผ้าใยแก้ว PTFE ผสมเซรามิก เช่น F4BTM และ F4BTME แผ่นซับสเตรตไดอิเล็กทริกคอมโพสิต (TP, TF) ของพวกเขามีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่สามารถควบคุมได้ระหว่าง 3.0 ถึง 25 โดยมีการสูญเสียการกระจายตัวต่ำและค่าความคลาดเคลื่อนทางความร้อนต่ำ สิ่งหนึ่งที่ควรพิจารณาคือ เมื่อผู้ผลิต PCB ใช้วัสดุ Wangling เป็นครั้งแรก อาจเกิดปัญหาในกระบวนการบางอย่างเนื่องจากความไม่คุ้นเคย

หมายเหตุสำคัญสำหรับการจำลองและการออกแบบ:

lโดยทั่วไปความหนาของแผ่น PCB ควรมีค่าเป็นทวีคูณของประมาณ 0.254 มม. หลีกเลี่ยงการกำหนดความหนาที่กำหนดเอง เช่น 0.4 มม. เนื่องจากอาจไม่มีแผ่น PCB ในสต็อกสำหรับการผลิตและการตรวจสอบความถูกต้อง

lสำหรับแผ่นไม้ที่มีความหนามากกว่า 1.5 มม. ควรพิจารณาใช้วัสดุ Wangling ในประเทศ

lเมื่อออกแบบแผ่นหลายชั้น ควรให้ความสำคัญกับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) บนแกน Z ของวัสดุพิมพ์ (วัดเป็น ppm/°C) โดยทั่วไป วัสดุพิมพ์ที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำกว่าจะมีค่า CTE บนแกน Z สูงกว่า ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาระหว่างการผลิตหากใช้ร่วมกับวัสดุอื่น สำหรับการออกแบบแผ่นหลายชั้น ควรใช้วัสดุพิมพ์ที่มีค่า Dk สูงกว่าและมี CTE ต่ำกว่าเพื่อลดอัตราข้อบกพร่อง

ประเภทของแผ่นทองแดง: แบบม้วนและแบบอิเล็กโทรไลต์

ที่ความถี่คลื่นมิลลิเมตร ความหยาบของพื้นผิวแผ่นทองแดงส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการสูญเสียของตัวนำในสายส่ง ขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิตและประสิทธิภาพ แผ่นทองแดง PCB แบ่งออกเป็นสองประเภทหลักๆ ได้แก่ แผ่นทองแดงอบอ่อนแบบรีด (RA) และแผ่นทองแดงอิเล็กโทรไลต์ (ED)

แผ่นทองแดงอบอ่อนรีด (RA)

ฟอยล์ RA ผลิตโดยการรีดและอัดแท่งทองแดงบริสุทธิ์อย่างต่อเนื่อง จึงมีพื้นผิวเรียบมากและมีความหยาบต่ำมาก ซึ่งให้ค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการส่งสัญญาณความถี่สูง อย่างไรก็ตาม ฟอยล์ RA มักมีราคาแพงกว่าและมีข้อจำกัดด้านความหนาบางประการ

แผ่นทองแดงอิเล็กโทรไลต์ (ED)

ฟอยล์ทองแดง ED ผลิตโดยการชุบด้วยไฟฟ้า ทำให้มีสองด้าน คือ ด้านเรียบและด้านหยาบ ด้านหยาบช่วยยึดฟอยล์เข้ากับพื้นผิว ในขณะที่ด้านเรียบใช้สำหรับชุบหรือกัดกร่อน ฟอยล์ทองแดง ED มีราคาถูกกว่าและครอบคลุมความหนาได้หลากหลายกว่า อย่างไรก็ตาม ความหยาบของพื้นผิวที่สูงกว่าทำให้สูญเสียตัวนำไฟฟ้ามากกว่า จึงไม่เหมาะกับการใช้งานความถี่สูง

คำออกตัว: บทความนี้มาจากอินเทอร์เน็ตและเป็นเพียงมุมมองส่วนตัวของผู้เขียนเท่านั้น ไม่ได้สะท้อนมุมมองของ Kinghelm หรืออุตสาหกรรมโดยรวม เนื้อหานี้ถูกแบ่งปันที่นี่เพื่อวัตถุประสงค์ในการโพสต์ซ้ำและแบ่งปันข้อมูลเท่านั้น เราสนับสนุนการคุ้มครองทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับเมื่อโพสต์ซ้ำ หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์ใดๆ โปรดติดต่อเราเพื่อลบเนื้อหาออก