Forum: Platinen FR-4 als HF-Trägermaterial ungeeignet?


von Franz (Gast)


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Grias Euch!

Habe eine Frage bez. FR-4 Platinen.
Sind diese nicht ungeeigent für HF-Platinen?
Also für Platinen um 1-2Ghz. Alleine epsilon-r ist hier in ein Parameter 
denn man sich nicht ausser acht lassen sollte. Die Schwankungsbreite ist 
von 3,5-5. Dies fällt bei einer genauen Messung ja schon ins Gewicht. Ob 
ich jetzt meine Leitung auf 50ohm anpassen muss oder auf 70ohm ist schon 
ein Unterschied. Weiters variiert ja auch das epsilion-r je Hersteller.
Will man dann auch noch ein Frequenzband durchlaufen lassen, so variiert 
ja der Wert wieder.

Was sind eure Meinungen zu diesem Thema?

LG
Franz

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Franz schrieb:
> Sind diese nicht ungeeigent für HF-Platinen?

"It depends."  Frage lieber im HF-Forum nach konkreten Dingen, die
du damit vor hast.  Das schwankende (und durch die Faserstruktur
ungleichmäßige) epsilon_r ist nicht schön, aber wenn deine Anwendung
das toleriert, bist du zumindest einiges preiswerter als mit den
"richtigen" HF-Substraten.  Zumindest all die preiswerten Funkmodule
im 2,4-GHz-ISM-Band zeigen, dass es dafür nicht völlig ungeeignet
ist.

von Lehrmann M. (ubimbo)


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Franz schrieb:
> Sind diese nicht ungeeigent für HF-Platinen?
> Also für Platinen um 1-2Ghz.

FR4 ist prinzipiell schon geeignet - kommt auch immer ein Stückweit auf 
die Anwendung an. Sonst kannst du ja beispielsweie eine Keramik Platine 
nutzen.

von Luis S. (sluis)


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Geht schon, aber was willst du damit machen?
Eine Schaltung aufbauen? HF- Bus drüberlaufen lassen? Oder eine 
Schaltung vermessen?

MfG
Luis

von Franz (Gast)


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Luis S. schrieb:
> Oder eine
> Schaltung vermessen?

Eine selbstgebauten IC vermessen. Meinen LNA. Aber nachdem ich nur 
Erfahrung im Design habe und meine Ergebnisse simuliert sind, möchte ich 
das Teil vermessen. Er hat auch nicht die normalen 50Ohm sondern 150ohm.

LG
Franz

von Franz (Gast)


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Lehrmann Michael schrieb:
> Sonst kannst du ja beispielsweie eine Keramik Platine
> nutzen.

Ist Keramik viel teurer als FR-4?
Da FR-4 ja ein Standardmaterial ist, ist es sehr billig.
Ab wieviel Lagen würdet ihr beginnen? 2 oder 4?

LG
Franz

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Franz schrieb:

> Ist Keramik viel teurer als FR-4?

Insbesondere bekommst du das auf keinen Fall irgendwo in einem
Poolprozess unter, d. h. du darfst einen ganzen Nutzen mit
Einrichtungsgebühren etc. kaufen.

Zwischen FR4 und Keramik liegen noch andere HF-Substrate, die
FR4 in der Verarbeitung viel ähnlicher sind und preiswerter
als Keramik.  Aber mit Pool wird das vermutlich auch nichts,
bliebe also nur ein eigener Prozess (der dort aber, im Gegensatz
zu Keramik, zumindest noch handhabbar wäre).

> Ab wieviel Lagen würdet ihr beginnen? 2 oder 4?

Kommt auf deinen Geldbeutel an. ;-)  Ich würde schon bei 2 Lagen
bleiben, wenn's geht.

von Franz (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hier ist mein Aufbau.
Das sollte ich auf eine Platine bringen und dann vermessen.
Weiß ja nicht genau wie weit weg meine IC-Simulation von der Realität 
ist.
Wie mache ich es dann mit der Leitungsanpassung? Hänge ich dann einfach 
ein paar Widerstände rein? Nein oder?

LG
Franz

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Franz schrieb:
> Wie mache ich es dann mit der Leitungsanpassung? Hänge ich dann einfach
> ein paar Widerstände rein?

Real wirst du zumindest im Eingangsbereich eines LNA ganz sicher keine
zusätzliche Dämpfung haben wollen, denn dann könntest du das "L" aus
dem LNA gleich streichen.

Für eine reine Messung ist eine resistive Anpassung so schlecht nicht,
denn sie ist (bei Nutzung geeigneter Widerstände) ausreichend
breitbandig und gut kalkulierbar.  Damit kannst du zumindest erstmal
die Basisdaten messen und dich danach dann einem LC-Netzwerk für die
Anpassung widmen und die dort gemessenen Daten gegen die anderen
vergleichen.

Sollten wir das nicht lieber doch ins HF-Forum schieben?  Von einer
Platine scheinst du mir noch ein Stück entfernt zu sein ...

von Reinhard Kern (Gast)


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Franz schrieb:
> Also für Platinen um 1-2Ghz. Alleine epsilon-r ist hier in ein Parameter
> denn man sich nicht ausser acht lassen sollte. Die Schwankungsbreite ist
> von 3,5-5.

Hallo,

schon die Voraussetzung deiner Frage ist falsch. Deine Werte gelten für 
alle denkbaren FR4-Sorten, nicht für eine einzelne. Für Isola Duraver 
104, ein Feld,Wald und Wiesen FR4, ist im Datenblatt 4,6 bis 4,9 
angegeben, das ist schon wesentlich enger toleriert. Und bei 
entsprechend ausgerüsteten LP-Herstellern bekommst du Leiterplatten mit 
kontrollierter Impedanz bis +-5%, einzeln vermessen und mit 
Messprotokoll. Natürlich nicht umsonst.

Gruss Reinhard

von Luis S. (sluis)


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Hallo!

Reinhard Kern schrieb:
> schon die Voraussetzung deiner Frage ist falsch. Deine Werte gelten für
> alle denkbaren FR4-Sorten, nicht für eine einzelne.
Stimmt!

> Für Isola Duraver
> 104, ein Feld,Wald und Wiesen FR4, ist im Datenblatt 4,6 bis 4,9
> angegeben, das ist schon wesentlich enger toleriert. Und bei
> entsprechend ausgerüsteten LP-Herstellern bekommst du Leiterplatten mit
> kontrollierter Impedanz bis +-5%, einzeln vermessen und mit
> Messprotokoll. Natürlich nicht umsonst.
Ein weiteres Problem ist aber, dass sich der Epsilon-R Wert ja aus einem 
Realanteil und einem Imaginäranteil zusammensetzt. Sobald ein 
Imaginäranteil dabei ist, ist die gesamt Platine auch Frequenzabhängig.
D.h.  Epsilon-R wird sich bei einer Messung in einem Frequenzband 
verändern.

@Reinhard Kern:
Wird dies von einem Hesteller auch über einen Frequenzbereich z.B. 
0-2Ghz mit +-5% Toleranz garantiert?

MfG
Luis

von Reinhard Kern (Gast)


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Luis S. schrieb:
> Wird dies von einem Hesteller auch über einen Frequenzbereich z.B.
> 0-2Ghz mit +-5% Toleranz garantiert?

Hallo,

normalerweise erfolgt eine Messung mit Impulsen und ein Ausdruck der 
Messergebnisse über die Länge des Teststreifens(!!! s.u.). Alles andere, 
wie die Messung tatsächlicher Leiterbahnen und bei gewünschten 
Frequenzen, sind Sondervereinbarungen, sofern überhaupt möglich. Aber 
für Geld...

Welches Equipment es gibt, kannst du bei Polar Instruments finden, die 
sind der Hersteller, der die Standards setzt und fast alle Geräte 
liefert. Meines Wissens liegt die Basisausstattung schon bei etwa 30 
kEuro, es wird sich also niemand wegen eines Auftrags was Zusätzliches 
anschaffen. Du kannst dir auch einen Pulsgenerator mit Picosekunden 
Anstiegszeit und ein dazu passendes Oszi besorgen und als Time Domain 
Reflectometer zusammenschalten. Eine Messung bei definierter Frequenz 
erfolgt auf diese Weise NICHT, dazu bräuchte man sowas wie einen Network 
Analyzer. Das wird ein LP-Hersteller nicht bieten können, aber Fragen 
kostet nichts.

Teststreifen: es wird ein Stück Leiterbahn gleicher Geometrie wie im 
Layout verwendet mitproduziert, meistens direkt neben der LP. Bei den 
HiSpeed-Leitungen in der LP ist oft das Kontaktieren kaum möglich.

Hintergrund: meistens werden Transmission Lines für 
HiSpeed-Impuls-Übertragung benötigt, nicht Leitungen mit bestimmten 
HF-Eigenschaften. HiSpeed und HF sind eigentlich verschiedene Welten.

Gruss Reinhard

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