Odabir materijala za prilagođene visokofrekventne ploče ne može se temeljiti samo na Dk. Osnovni razlog je taj što Dk samo određuje brzinu i točnost impedancije prijenosa signala, dok Df izravno određuje zadržavanje energije signala i pouzdanost sustava u visokofrekventnim scenarijima. Oba su nezamjenjiva, a fokusiranje isključivo na Dk može izravno dovesti do nekontroliranog slabljenja visokofrekventnih signala i kvara u performansama sustava.
Temeljna podjela rada između njih dvoje potpuno je drugačija
Dk (dielektrična konstanta): Ekvivalent ravnosti "autoceste" za prijenos signala, određuje brzinu širenja signala, točnost usklađivanja impedancije i temeljno rješenje problema "brzog kretanja signala bez refleksije".
Df (faktor dielektričnog gubitka): Ekvivalentan je "potrošnji goriva" u procesu prijenosa signala, određujući udio energije signala pretvorene u gubitak toplinske energije i rješavajući problem "prolaznog signala bez slabljenja".
Utjecaj Df u visokofrekventnim scenarijima bit će eksponencijalno pojačan
Uneseni gubitak proporcionalan je frekvenciji pomnoženoj s Df, a što je veća frekvencija, to je kobnija razlika u gubitku uzrokovana malom razlikom u Df
Na frekvencijskom pojasu od 10 GHz, gubitak prijenosne linije po centimetru obične FR-4 ploče može doseći preko 1dB, dok je gubitak Rogers RO4350B (Df=0.0037) samo 1/5 FR-4.
U scenariju radara milimetarskih valova postavljenog na vozilo od 77 GHz, ako se materijal Df=0.005 zloupotrijebi, akumulirani gubitak prijenosne linije od 10 cm izravno će uzrokovati da jačina signala na prijemnom kraju bude niža od praga osjetljivosti, što će rezultirati time da radar postane "slijep".
U scenariju poslužitelja s umjetnom inteligencijom ultra velike brzine od 224 Gbps, slabljenje energije signala običnih ploča s visokim Df prelazi 30%, a stopa pogreške podataka veća je od 5%, što u potpunosti ne zadovoljava zahtjeve precizne prijenosne snage računala.
Pogledajte samo tipične scenarije neuspjeha odabira Dk materijala
Usklađivanje impedancije je u potpunosti na razini standarda, ali gubitak energije signala nakon prolaska kroz dalekovod od 10 centimetara prelazi 40%, a komunikacijska udaljenost je izravno smanjena za pola.
U radaru s faznom rešetkom milimetarskih valova, stabilnost Dk je kvalificirana, ali je Df previsok, a odstupanje pojačanja svakog signala kanala prelazi ± 2dB, što rezultira potpunim gubitkom točnosti oblikovanja snopa.
Tijekom dugotrajnog rada na visokim temperaturama, ploče s visokim Df kontinuirano pretvaraju električnu energiju u toplinsku energiju, uzrokujući lokalno pregrijavanje PCB-a i ubrzavanje raslojavanja bakrene folije i starenja ploče, što rezultira značajnim smanjenjem vijeka trajanja proizvoda.
Logika prioriteta za odabir materijala u visokofrekventnim scenarijima
Načelo odabira industrijskog standarda je prvo zaključati Df razinu prema radnoj frekvenciji, a zatim kontrolirati točnost impedancije s Dk tolerancijom:
Scenariji ispod 3 GHz: Df manji ili jednak 0,01 može ispuniti osnovne zahtjeve, a zatim uskladiti odgovarajuću vrijednost Dk za kontrolu impedancije.
Scenarij milimetarskog vala od 10~30 GHz: Df mora biti manji od ili jednak 0,003, dok se tolerancija Dk kontrolira unutar ± 0,05.
Scenariji radara i satelitske komunikacije na vozilu od 77 GHz: Df mora biti manji od ili jednak 0,0015, a tolerancija Dk mora biti pooštrena na ± 0,02 kako bi se zadovoljili zahtjevi za malim gubicima i konzistentnošću faze.