תכונות דיאלקטריות ואפקטיהן על אותות מהירים

הבנת התכונות הדיאלקטריות של חומרים חיונית בעיצוב של מעגלים אלקטרוניים מהירים במהירות גבוהה.נכסים אלה משפיעים על האופן שבו אותות propagate באמצעות כבלים, לוחות מעגלים מודפסים (PCBs), ורכיבים אחרים, המשפיעים על הביצועים הכלליים ועל השלמות האותות.כפי ששיעורי הנתונים מטפסים למגוון הג'יגהביט-פר-שני, אפילו וריאציות קטנות בהתנהגות דיאלקטרית יכולות להוביל לשפל משמעותי, שגיאות, תזמון, וכישלונות וכישלונות מערכתיות, ולכן יש צורך לבצע את האפשרויות הבסיסיות של מודלים, ולכן, כדי לבצע את הסימולציות חומריים ומהנדסים, כדי לבצע מודלים מדויקים, כדי לבצע סימולציה חומריים, וכן הלאה, כדי לבצע סימולציה חומריים, כדי לבצע סימולציה חומריים, וכן הלאה, וכן הלאה, כדי לבצע מודלים מדויקים, וכן הלאה, כדי לבצע מודלים מדויקים, על ידי מודלים מדויקים, על ידי מודלים מדויקים, על ידי מודלים מדויקים, על מנת לבצע סימולציה חומריים, על מנת לבצע סימולציה חומריים, על מנת לבצע סימולציה חומריים, על מנת לבצע סימולציה חומריים, על מנת לבצע סימולציה חומריים, על ידי מודלים שונים של שיטות.

מה הם נכסים דיאלקטריים?

(ה) תכונות דיאלקטריות מתארות כיצד חומר ממריץ מגיב לתחום חשמלי יישומי.שני פרמטרים עיקריים מגדירים את התגובה: ה-FLT:0dielectric Varial Reduction 1 (נקרא גם היתריות יחסית, ⁇ FLT:2rcioFLT 3:2rph 3) ואת ה-FLT:4 Dissipsipsipation factorF: LT5 (ידוע גם כהפסדים, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, אמצעי האנרגיה ה-F) ה-Dicericericericericericericericerd.

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

השפעה על High-Speed Signal Transmission

ב אותות מהירים, התכונות הדיאלקטריות של חומרים לקבוע כמה מהר אותות מדויקים יכולים לנסוע ללא עיוות.שדה החשמלי של אות מפיץ חודר אל ה dielectric שמסביב, כך החומר הופך להיות פעיל פעיל קו השידור.

תגית:

(ה) מהירות הפחתת אות בקו שידור היא יחסית לשורש הריבועי של קבוע הדיאלקטרי: v ⁇ 1/ ⁇ FLT:0.10.1 קבוע דיאלקטרי גבוה יותר מאט את אורך הגל, הגדלת עיכוב הפחתת התוספתן (לדוגמה, תקן FR-4ε) יש לו מספר LT2063: 4R3=4.5-Floss) גבוה יותר, כמו שעון חזק.

אות אטמו

אובדן דיאלקטרי (tan ⁇ ) גורם לדיסיפוצי אנרגיה בחומר.כפי שהאות משתנה, dipoles מולקולרית בשומן הדיאלקטרי אחד נגד השני, המרת אנרגיה חשמלית לתוך חום.הפסד זה עולה לינארי עם תדירות, כך בדרגות גבוהות של ג'יגהביטה את אותות העצימה יכול להיות אתגר דומיננטי.

אותות הרהורים וצלב

(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אכזבה

פיזור דיאלקטרי מתרחש כאשר קבוע דיאלקטרי משתנה עם תדירות.חומר עשוי להיות אחד εFillo:0 irveFLT:1 ב 1 GHz ועוד ב 10 GHz.התלות זו גורמת לרכיבי תדר שונים של אות דיגיטלית לנסוע במהירויות שונות, סיבוב פעימות הדופק וגורם הפרעה בין-דלקתית (I Broadband אותות (כמו אלה במהירות גבוהה) הם פגיעים במיוחד כמו רוחב פסים:2 מטרבגדילים.

השפעת העור ודיאלקטרי

בעוד עומק העור הוא בעיקר תופעת מנצח, הדיאלקטריקה הסובבת את הדרך הנוכחית יעילה. בתדרים גבוהים, השדה המגנטי דוחף את הזרם לשכבה דקת על פני השטח של המוליכים.ההתנגדות של השכבה מושפעת מהחוספס של ממשק המוליכים-דיאלקטרי. ממשק גס מגביר את ההפסדים על ידי יצירת נתיב ארוך יותר עבור זרם זה.

בחירת חומרים ליישומים מהירים

בחירת החומרים הדיאלקטריים הנכונים היא חיונית לקידוד ביצועים מהירים.תהליך הבחירה מאזן ביצועים חשמליים, יציבות תרמית, עלות, יכולת מניפולטיביות ותקנות סביבתיות (כגון RoHS) חומרים עם קבועים דיאלקטריים נמוכים ואובדן דיאלקטרי מינימלי הם מועדים עבור גבוה דיסלקטיבי ומעגלים דיגיטליים מהירים.

• (ב-PLT:0)PTFE (Polytetrafluoroethyleneve) LT:1, הידוע בכינוי Teflon - מציע מאוד εFLT:2rcioFLT 3: (2.1) ו- ⁇ נמוך מאוד (0.0002).הוא משמש במיקרוגל ומקשרי RF מתקדמים.
• (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) [ה][דרוש מקור]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]][2O]]] ו[ה[[המאה ה-1][32]]][דרושה]]] [ה[[המאה ה-20]], ו[[1924]]]]]], [[המאה ה-20]]]]]], [[המאה ה[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]
• (ב) [הסדרה]: [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה]] [ה] [ה]] [ה]] [ה]]][ה]]]]] [הההה' [ה'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה']'[ה']'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']'[ה'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה
• (FLT:0) ליקוויד פולימר קריסטל (LCP)BuildFLT:1) - אפשרות חדשה יחסית עבור תת-שכבות גמישות ורב-שכבות, עם εFLT:2rphFLT 3: - 2.9-3.2 ו-Tan-Tan -0.002.LCP יש ספיגה נמוכה ותכונות חשמל יציבות, מה שהופך אותו אטרקטיבי עבור 5G ו-MRI.

כאשר בוחרים דיאלקטרי, מהנדסים חייבים לשקול לא רק את ערכי המדינה היציבים, אלא גם את ההתנהגות של החומר בתנאים של עולם אמת, טמפרטורה שינויים, לחות, והזדקנות יכולים לשנות את השינוי ⁇ FLT:0irFLT:1 ו- טנגן. עבור יישומים בחוץ או אווירו חלל, חומרים כמו PTFE וקרמיקה מסוימים להצטיין כי תכונותיהם נותרו יציבים -55 מעלות צלזיוס ל-125 מעלות צלזיוס כדי לקליטה- 10.

מדידה ואופי

ידע מדויק של תכונות דיאלקטריות חיוני לסימולציה ועיצוב. קיימות טכניקות מדידה מרובות, כל אחת עם טווח תדר משלה דרישות הדגימה:

• (FLT:0) שיטת הצלחת פלאל (FLT:1) - הטוב ביותר עבור תדרים נמוכים (DC ל-1 MHz) מדגם דק הוא כריך בין שתי אלקטרודות, ו- capacitance והפסד נמדדים ישירות.
• (ב) [13] קו קו קו קו וטכניקת גל (GateuepherueFLT:1) - בשימוש מ 1 MHz עד 20 GHz. A מדגם ממוקם בתוך קו שידור, ואת הפרמטרים ההשתקפות / הטרנספורמציה (S-parameters) משמשים כדי לחלץ εFLT:2rLT 3 ו-Tan ⁇ באמצעות Nicolson-Ros-Weir או טכניקות דומות.
• (FLT:0) שיטות חלליות חוזרות (FLT):1 - מאוד מדויק בתדרים בודדים (למשל, 2.45 GHz, 10 GHz) הדגימה מפריעה לעוצמה חוזרת, ואת השינוי בתדירות resonant ו- Q-factor נותן את הנתונים דיאלקטריים.
• (FLT:0) טכניקות חלל חופשיות-מרחביותFLT:1 - שימושיות לתדרים של מילימטר (30-300 GHz) A גיליון של חומר ממוקם בין שתי אנטנה, ואת קוגניציה השידור נמדד.

עבור מעבורת PCB, יצרנים בדרך כלל לספק נתונים ב 1 GHz, 2.5 GHz, ו 10 GHz מעצבי צריך תמיד להשתמש בנתונים בתדירות התפעולית הגבוהה ביותר של המערכת שלהם, לא הערך נמוך, כדי למנוע שגיאות חמורות בהפסד ועיכוב חישובים.

המלצות עיצוב מעשי

חמוש בהבנה של תכונות דיאלקטריות, מעצבים יכולים לנקוט בצעדים קונקרטיים לשיפור השלמות האות:

1. (FLT:0) בחר את הזכות להשמיד את ה-FLT:1 - עבור עקבות יותר מכמה סנטימטרים ושיעורי נתונים מעל 1 Gbps, לעבור מעבר סטנדרטי FR-4.חשב חומרים נמוכים כמו רוג'רס 4350B, Isola Astra MT77, או Panasonic Megtron סדרה. עבור תדרים גבוהים (>20 GHz), FE מבוסס על בסיס חובה כמעט.
2. (FLT:0) לעיין בעובי האלקטרואלקטרי 1FLT: אימפולס הוא פרופורציה ישירות למרחק בין העקב לבין מטוס ההתייחסות. עובי סובלנות (±5% או טוב יותר) נדרשים לשמור על השחלות של ניתנות בלתי-מיש בתוך גבולות מקובלים (למשל ± 10%).
3. (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
4. (FLT:0) חשיפה לחות של לחות (FLT:1) - השתמש בחומרים עם ספיגה במים נמוכים (כמו פולימאיד או LCP) וליישם ציפויים מתאימים בסביבות לחות.
5. (FLT:0) , 000 ⁇ עם מודלים תלויים תדירות ; כלים EDA רבים מאפשרים מודלים דיאלקטריים תלויי תדר (למשל, Djordjevic-Sarkar) להשתמש אלה במקום קבוע ⁇ FLT:2irFLT 3:2irFLT 3 / tan ערכים עבור סימולציה של זמן מדויק ודמיית העין.
6. (FLT:0)Use תפרים מטוסים קרקעיים 1FLT - עבור לוחות רב-שכבות, השתמש במטוסי קרקע מרובים קרוב לשכבות האותות.זה מגביל את השדה החשמלי בעיקר לדיאלקטריק הנמוך בין האות לבין המטוס הקרקע הסמוך שלו, צמצום ההשפעה של אזורים עם אובדן גבוה יותר או הומוגניות.

מקרה מחקרים

שתי דוגמאות בעולם האמיתי ממחישות את התפקיד הקריטי של בחירה דיאלקטרית:

(ב) [ה]0]Example 1: קישור סדרתי מהיר (PCIe Gen 4, 16 Gbpss)FLT:13FLT:2 צוות עיצוב השתמש בתחילה סטנדרטי FR-4 עבור עקבות לוח של 12 אינץ 'נשא 16 Gbps PCIe 4. at the המקלט, תרשים העין היה סגור כמעט, עם גובה עין של 80V רק זכר של 0 גרם של שינוי מינימלי של 0.

(ב) [ה]:0] מודול מכ"ם רכב (77 GHz)FLT:1:1 ⁇ FLT:2 [המודול] של מכ"ם רכב נדרש תת-קרקעי יציב מאוד εFLT 3rph3rph:4 מעל ה- 40°C כדי למלא את טווח ה-125°C.7 ⁇ קרמיקה רבים הראו שינוי של 5% ב-LT5rph3Frreaplerphrple, אשר היה נמוך יותר מטווח זה, אשר היה נמוך יותר מ-41, אשר היה נמוך יותר מטווח נמוך יותר מטווח ה-41, אשר היה מ-41, אשר היה מ-75 ליטרים, אשר היה נמוך יותר מ-75 גרם לטמפרטורה של 7.

מגמות עתידיות

בעוד ששיעורי הנתונים דוחקים מעבר ל-112 Gbps (PAM-4) ובתוך להקות גלי מיקרו-מ"מ עבור 5G ו- 6G, הביקוש לדיאלקטריות בעלות נמוכה, מעצימות את החומרים המתפתחים.

• (ב) [15] ,(א) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0) ליקוויד פולימרים קריסטליים 1 (LCP) - כבר בשימוש עבור תת-שכבות גמישות ונוקשות, LCP משתפר עבור אובדן נמוך יותר בתדרי מ"מ.
• (FLT:0)Ultra-low LossקרמיקהsFIRLT:1) - פורמולות חדשות של אלומיניום nitride ו-סיליקון nitride מציעים טנזין מתחת 0.0001 ב 10 GHz, אבל בעלות גבוהה יותר ומרקיגה מאתגרת יותר.
• (FLT:0) דיאלקטריק פוטוטוניקטיביים משולבים (FLT:103) - עבור חיבורים אופטיים, חומרים כמו סיליקון-on-inulator וסיליקון גל נניטריד הם הופכים חשובים, הדורשים שליטה זהירה של תכונות אופטיות דיאלקטריות.

מעצבים חייבים להישאר מודעים להתפתחויות אלה, כי הבחירה הדיאלקטרית מגדירה יותר ויותר את גבולות ביצועי המערכת. A PCB או כבל ההרכבה עם dielectric בינוני יהיה צוואר הבקבוק גם אם הרכיבים הפעילים הם המדינה- of-the-art.

מסקנה

תכונות דיאלקטריות חומריות משפיעות באופן משמעותי על ההתנהגות של אותות מהירים.הבנת ובחירת חומרים מתאימים יכול להפחית את עיכוב האות, העצימה, ההתערבות, המוביל מערכות אלקטרוניות אמינות ויעילות יותר. הפרמטרים המרכזיים - חומר דיאלקטרי, ניתוק, ואת תדירות וטמפרטורת שלהם תלויות - חייב להיות תואם לסביבה התפעולית וקצב הנתונים.עם בחירה קפדנית, עיצוב מבוקר, מדידה מדויקת ומדויקת, יכול להתגבר על אתגרים חסכוניים, אך לא רק כדי לשמור על תפקודים, אך לא יהיה להמשיך את האפקטיביים, אלא גם את יעילות גבוהה, אלא גם כן, אך ורק כדי להמשיך את ההשפעות של תפקוד יעיל של מהנדסי, אך ורק כדי להמשיך את האפקטיביות של תפקוד יעיל.

לקריאה נוספת על טכניקות מדידה דיאלקטריות וגליונות נתונים חומריים, מתייחסת ל-FLT:0 (Microwaves101’s dielectric Properties Page ViscioFLT:1 ו-FLT:2Rogers Corporation חומרים מתקדמים מדריך FLT 3:0 עבור תקן תעשייה על מנת להשחית PCB, לבדוק את שיטות הבדיקה FLT:4IPC-650:5Pal:55:5 3.