Новости PCB - Высокочастотный профиль ITEQ Поддерживает антенные устройства 6G

Точная характеристика частотно-зависимых неоднородных диэлектрических свойств является ключом к оптимизации конструкции высокопроизводительных и экономичных антенн на печатных платах. Эти антенны будут использоваться в большом количестве устройств прогнозирования связи 5G и 6G. ITEQ IT-88GMW - это высококачественная полимерная система, усиленная плотно сплетенными тонкими стекловолокнами для повышения добротности межсоединений и пассивных компонентов на ламинированных печатных платах.

Электрические и термомеханические свойства диэлектрического материала в первую очередь определяют производительность высокоскоростных цепей. Здесь рекомендуется использовать методы определения характеристик, чтобы получить информацию о характеристиках материала в реальных приложениях. Вместо того чтобы ограничивать характеристику получением только номинальных данных на определенной частоте, предполагая, что сигнал распространяется в направлении оптимальной производительности, лучше проанализировать свойства материала в различных направлениях и положениях. Это позволяет проектировщику получить более четкое представление о количестве вариаций, ожидаемых на практике, а не об идеальных условиях, которые часто предполагаются для упрощения цикла проектирования.

При выборе многослойных материалов для высокоскоростных высокочастотных антенн состав композитного материала является ключевым параметром, определяющим, могут ли антенные накладки и сеть межсоединений соответствовать требованиям по потерям, задержке и согласованию импедансов.Ламинат печатных плат обычно изготавливается двумя способами:

1.С пропитанной смолой и армированной стекловолокном тканью.

Армирование полимерной системы неткаными стекловолокнами или альтернативными наполнителями для контроля коэффициента теплового расширения.

В дополнение к оптимальным электрическим характеристикам, диэлектрики для высокоскоростных и высокочастотных применений должны быть сконструированы таким образом, чтобы обеспечить более высокую тепловую надежность, стабильность размеров и низкое влагопоглощение. Полимерная основа для этих систем эволюционировала от стандартных эпоксидных смол к полиолефиновым смолам, которые обладают электрическими характеристиками, аналогичными тем, которые требуются для подложек из ПТФЭ, но с риском низкой надежности. В следующей таблице приведены требования к химическим характеристикам этих смол.

Рисунок 1: Изменение диэлектрического состава полимерных химикатов

Помимо диэлектрических свойств, важным критерием при выборе ламината является потеря проводимости (из-за удельного сопротивления и толщины слоя). Шероховатость поверхности меди играет важную роль в новом уровне затухания, наблюдаемом на миллиметровых частотах, необходимых для связи 5G и 6G. В связи с этим поставщики меди отреагировали на спрос отрасли, значительно улучшив шероховатость поверхности, сведя к минимуму эффект отслаивания и увеличив прочность на отслаивание, чтобы обеспечить оптимальную адгезию диэлектрических материалов к обработанной медной фольге. На приведенном ниже графике показано улучшение рельефа поверхности меди.

Рисунок 2: Измерения Rz, показывающие шероховатость меди

ITEQ и INAOE совместно разработали две тестовые несущие для исследования чувствительности структур патч-антенн к колебаниям Dk и Df, связанным с пространственными неоднородностями материала и частотами миллиметровых волн. 4-слойный гибридный блок был разработан с использованием высокопроизводительного радиочастотного материала IT-88GMW компании ITEQ с сердечником толщиной 5 мил, изготовленного из меди толщиной 1/2 унции. медь со сверхнизкой шероховатостью.

Критический слой поддерживается нефункциональной сердцевиной из материала ITEQ IT-180 толщиной 50 мил и полупрозрачным листом, что повышает жесткость и сводит к минимуму ошибки измерений, вызванные деформацией или изгибом более тонкой диэлектрической сердцевины радиочастотного качества. Подробные сведения о стеке, значениях импеданса микрополосков, поверхностных покрытиях и размерах слоев показаны на рисунке 3.

Figure 3:Sample Layer Structure

Неравномерность состава большинства ламинатов печатных плат приводит к локальным изменениям сложной диэлектрической проницаемости материала, что, в свою очередь, влияет на производительность межсоединений, работающих на высоких частотах. Эти локальные колебания в горизонтальной плоскости в основном вызваны переплетением волокон и, как было показано, приводят к периодическим нагрузочным эффектам, проявляемым соединениями линий электропередачи. Частота возникновения этих резонансов была предсказана в ходе всестороннего исследования с помощью строгих численных и графических методов, которые учитывают расстояние между пучками волоконной оплетки и угол выравнивания (относительно пучка).

Рис. 4. Схема сериализации печатной платы для изготовления тестового носителя

Чтобы исследовать влияние этого явления периодической нагрузки на патч-антенну, для определения ориентации микрополосковой структуры относительно плетеной уточной линии были использованы следующие углы θ расположения (0°, 3°, 7°, 10°).    

Рисунок 5: Измерение патч-антенны

Каждый серийный образец имеет сегмент линии передачи, заканчивающийся на одном конце (для радиочастотного патча) и на обоих концах (для несимметричной микрополосковой линии) контактной площадкой заземления (GSG), которая позволяет выполнять высокочастотные измерения S-параметра до 103 ГГц на предметах старины с помощью копланарного радиочастотного зонда с шагом 200 мкм.Структура теста следующая:

1.4 набора микрополосковых линий длиной 5 мм, 15 мм и 30 мм, ориентированных под углом 0°, 3°, 7° и 10° соответственно.

2.2 комплекты антенных накладок, каждая из которых ориентирована под углом 0°, 3°, 7° и 10°, питаемых микрополосковыми линиями длиной 5 мм и 10 мм.

Стандартное отклонение антенн, выполненных из материала ITEQ IT-88GMW, от заданной резонансной частоты составляет приблизительно 0,17.Резонансная амплитуда показывает оптимальный коэффициент отражения (максимум -36,3 дБ) во всех положениях вращения (примечание: для высокоэффективных патч-антенн минимальное требуемое усиление составляет -10 дБ).По сравнению с приведенными в таблице значениями для материала (~3,0Dk), ITEQ IT-88GMW показывает изменение Dk на 1,34%, что отражает весь цикл обработки.

Материал, полученный в результате этого исследования, показывает, что ITEQ IT-88GMW является оптимальным слоистым материалом для конструкций антенн W-диапазона частот.