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高频材料的选择条件

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-06-07

  随着通信市场的飞速发展,产品技术不断革新,高频高速信号对材料的的要求也日益增加,不管是设计师还是PCB制造者,都在面临选择适当的材料,满足高频信号特性,但制造加工容易,成本较低。

  介电常数通常根据特定的电路设计及功能所定,直接影响PCB结构(厚度,特性阻抗等)。

  介电常数决定了电信号在该介质中传播的速度。电信号传播的速度与介电常数平方根成反比。介电常数越低,信号传送速度越快。我们作个形象的比喻,就好想你在海滩上跑步,水深淹没了你的脚踝,水的粘度就是介电常数,水越粘,代表介电常数越高,你跑的也越慢。

  介电常数除了直接影响信号的传输速度以外,还在很大程度上决定特性阻抗,在不同的部分使得特性阻抗匹配在微波通信里尤为重要.如果出现阻抗不匹配的现象,阻抗不匹配也称为VSWR (驻波比)。

  CTEr:由于介电常数随温度变化,而微波应用的材料又常常在室外,甚至太空环境,所以CTEr(Coefficenc of Thermal of Er,介电常数随温度的变化系数)也是一个关键的参数.一些陶瓷粉填充的PTFE能够有非常好的特性。

  这是在高频设计中更为苛刻的要求,你可以根据介电常数进行调整,但不可以围绕损耗进行调整。

  损耗因子是影响材料电气特性的重要参数。介电损耗也称损耗正切,损耗因子等,它是指信号在介质中丢失,也可以说是能量的损耗。这是因为高频信号(它们不停地 在正负相位间变换)通过介质层时,介质中的分子试图根据这些电磁信号进行定向,虽然实际上,由于这些分子是交联的,不能真正定向。但频率的变化,使得分子 不停地运动,产生大量的热,造成了能量的损耗。而有些材料,如PTFE的分子是非极性的,所以不会受电磁场的影响变化,损耗也就较小。同样,损耗因子也跟 频率和测试方法有关.一般规律是在频率越高,损耗越大。

  常用的FR4环氧树脂(Dk4.5)极性相对较强,在1GHz下,损耗约0.025,而PTFE基材(Dk2.17)在此条件下的损耗是0.0009。石英填充的聚酰亚胺与玻璃填充的聚酰亚胺相比,不仅介电常数低,而且损耗也较低,因为硅的含量较纯。

  基材厚度也是决定特性阻抗的重要因素,同时在高频设计中,还影响层间信号的干扰。

  这决定PCB加工成本。目前大量用于LNA,PA 和天线设计中。吸潮性也是一个考虑因素。尽可能选用吸潮小的材料,电气特性更加稳定。

  它是材料的重要热机械特性之一,指材料受热的情况下膨胀的情况。实际的材料膨胀是指体积变化,但由于基材的特性,我们往往分别考虑平面(X-, Y-)和垂直方向的膨胀(Z-)。

  平面的热膨胀常常可以通过增强层材料加以控制,(如玻璃布,石英, Thermount ), 而纵向的膨胀总是在玻璃转化温度以上难以控制。

  ARLON的25N/25FR系列材料属于陶瓷填充的石蜡,玻璃纤维增强的材料,由于石蜡分子结构本身的对称性,没有明显的极性基团,使得在高频电磁波的环境下,呈现较低的损耗特性.这种材料结合了低损耗的特性,以及陶瓷填充材料的低膨胀特性.

  25N/FR具有良好的电气特性,主要表现在低介电常熟,低损耗因子,介电常数在温度变化的情况下相对稳定,从而作为无线和数字通信理想的材料,其应用包括移动电话,转换器,低噪声放大器等。

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