अब पैरामीटर्स से मूर्ख मत बनो! उच्च आवृत्ति पीसीबी के ढांकता हुआ स्थिरांक और हानि कारक के मुख्य ज्ञान बिंदु

उच्च आवृत्ति मुद्रित सर्किट बोर्डों के ढांकता हुआ स्थिरांक (डीके) और हानि कारक (डीएफ) मुख्य पैरामीटर हैं जो उच्च आवृत्ति सिग्नल ट्रांसमिशन की गुणवत्ता निर्धारित करते हैं। कई निर्माताओं के नाममात्र मापदंडों में अपारदर्शी परीक्षण की स्थिति और गलत लेबलिंग जैसी समस्याएं हैं, जो आसानी से वास्तविक डिजाइन और उत्पादन में नुकसान का कारण बन सकती हैं। नीचे, हम आपको पैरामीटर जाल से बचने में मदद करने के लिए इन दो मापदंडों के मुख्य व्यावहारिक ज्ञान बिंदुओं का सारांश देंगे।

बुनियादी परिभाषा और उद्योग सामान्य शब्दावली
ढांकता हुआ स्थिरांक (Dk/ε r): विद्युत क्षेत्र में आवेशों को संग्रहित करने के लिए पीसीबी सब्सट्रेट की क्षमता को दर्शाता है। इंजीनियरिंग में, यह सापेक्ष ढांकता हुआ स्थिरांक (1 का वैक्यूम मान) को संदर्भित करता है, जो एक आयामहीन आंतरिक संपत्ति है।
हानि कारक (डीएफ/टैन δ): उच्च आवृत्ति वाले वैकल्पिक विद्युत क्षेत्रों के तहत एक सब्सट्रेट द्वारा प्रति यूनिट समय तापीय ऊर्जा में परिवर्तित विद्युत ऊर्जा के अनुपात को संदर्भित करता है, जिसे ढांकता हुआ हानि स्पर्शरेखा के रूप में भी जाना जाता है।

सबसे आसानी से अनदेखा किया जाने वाला पैरामीटर जाल
परीक्षण आवृत्ति बेमेल: साधारण fr4 के Dk को आमतौर पर 1MHz की कम आवृत्ति पर मापा जाता है, जबकि उच्च आवृत्ति मुद्रित सर्किट बोर्डों को कम से कम 10GHz (X-बैंड) मापा डेटा की आवश्यकता होती है, और कम आवृत्ति पैरामीटर उच्च आवृत्ति दृश्य प्रदर्शन का बिल्कुल भी प्रतिनिधित्व नहीं कर सकते हैं।
नाममात्र सहिष्णुता आभासी अंकन: साधारण fr4 का Dk बैच अंतर ± 0.2 तक पहुंच सकता है, जबकि योग्य उच्च आवृत्ति सामग्री की Dk सहनशीलता ± 0.02 के भीतर नियंत्रित की जानी चाहिए। आभासी अंकन सहिष्णुता सीधे 5-10 Ω के वास्तविक प्रतिबाधा विचलन का कारण बनेगी, जो आरएफ सर्किट के लिए ± 2% की सहनशीलता आवश्यकता से अधिक है।
पर्यावरणीय स्थिरता छिपाना: कई कम कीमत वाली उच्च आवृत्ति वाली सामग्री पर ढांकता हुआ स्थिर तापमान गुणांक τ डीके लेबल नहीं होता है। -40 डिग्री से लेकर +85 डिग्री तक के बाहरी परिदृश्यों में, तापमान बहाव के साथ डीके में महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है, जो सीधे तौर पर प्रतिबाधा बहाव और सिग्नल बेमेल का कारण बनता है।
आर्द्रता के प्रभाव को स्पष्ट नहीं किया गया है: जब सब्सट्रेट की जल अवशोषण दर बहुत अधिक होती है, तो जल अवशोषण के बाद डीके में काफी वृद्धि होगी, डीएफ समकालिक रूप से खराब हो जाएगा, और आर्द्र वातावरण में सिग्नल हानि नाममात्र मूल्य से कहीं अधिक होगी।

सर्किट प्रदर्शन पर दो मापदंडों का मुख्य प्रभाव
ढांकता हुआ स्थिरांक (डीके):
सिग्नल ट्रांसमिशन गति को सीधे निर्धारित करते हुए, डीके जितना कम होगा, सिग्नल प्रसार में देरी उतनी ही कम होगी और ट्रांसमिशन गति उतनी ही तेज होगी।
यह प्रतिबाधा सिमुलेशन के लिए मुख्य इनपुट पैरामीटर है, और डीके विचलन सीधे 50 Ω/100 Ω जैसे मानक प्रतिबाधा डिजाइन की विफलता का कारण बन सकता है, जिससे सिग्नल प्रतिबिंब होता है।
हानि कारक (डीएफ):
उच्च आवृत्ति संकेतों के सम्मिलन हानि का सीधे निर्धारण, 10GHz से ऊपर आवृत्ति बैंड में, साधारण fr4 की प्रति इंच हानि 1-2dB तक पहुंच सकती है, और उच्च गुणवत्ता वाली उच्च आवृत्ति सामग्री को 0.2dB के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है।
अत्यधिक डीएफ के परिणामस्वरूप संचारण छोर पर बिजली की बर्बादी हो सकती है और प्राप्त छोर पर कमजोर सिग्नलों को डीमोड्युलेट करने में असमर्थता हो सकती है, जिससे सीधे संचार दूरी और रडार डिटेक्शन संवेदनशीलता कम हो सकती है।

मुख्यधारा की उच्च आवृत्ति शीट धातु के लिए विशिष्ट पैरामीटर संदर्भ

उद्योग में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली आधिकारिक परीक्षण विधियाँ
उच्च आवृत्ति मुद्रित सर्किट बोर्ड के डीके और डीएफ का परीक्षण सामान्य fr4 की Q-टेबल विधि का उपयोग करके नहीं किया जा सकता है। उद्योग में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली स्ट्रिप लाइन अनुनाद विधि डीके को उलटने के लिए वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक का उपयोग करके स्ट्रिप लाइन अनुनादक की अनुनाद आवृत्ति को मापना है, और डीएफ को उलटा करने के लिए गुणवत्ता कारक क्यू मान को मापना है। परिणाम पीसीबी की वास्तविक कार्यशील स्थिति के करीब हैं।