【选型】通往5G之路:功率放大器——用于微波小基站设备的高频板材选择

2018-03-07 ROGERS(世强编辑整理) 馨小喵
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5G网络将会给人们带来浸入式的网络体验,浸入式网络体验是指无论在室内室外,还是在人流密集的场所或高速运动的交通工具上,满足低延时与高可靠需求的5G都可以带来更可靠更高速的网络应用。此外,5G还可以满足物流网的需求,从而实现更多新应用。ROGERS公司全面的高频板材型号可以为工程师设计功率放大器或低频广域网功率放大器带来很多选择。

 

如图1是在IMT-2020提出的5G愿景,它定义了5G应用的三个主要领域,分别是增强型移动宽带网(enhanced Mobile Broadband,EMBB)、大规模机器通信网络(massive Machine-Type Communications, MMTC)与高可靠低延时通信网(Ultra-Reliable Low Latency Communications, URLLC)。其中,EMBB可以通过改善数据速率、频谱效率和移动性为人们带来几个Gbps的宽带家庭固网服务或移动增强现实服务;MMTC通过改善连接密度与网络节能效率为物联网提供服务;URLLC提供低延时与高峰值速率的改善。


图1  5G网络的愿景

 

功率放大器作为5G研发的关键部分,由于网络冗余量的缩减,为了在微波频段保证覆盖的效率,对于功率放大器的要求也会进一步提高。接下来主要介绍用于小基站设备板材的选择。

 

小基站的频率频段与4G相似,因此会延续很多4G部分的设计。在6GHz以下的小基站设计中,会主要用与4G设计类似的板材,在4G设计中选择的材料是RO4350B™,由于它是热固性材料,比较适合混压板加工,满足Sub-6GHz小基站设计中功率放大器与天线的集成设计要求。若对于插损有更多的需求,则可以选择RO3035™,它的介电常数与RO4350B™是相同的,但由于它是PTFE类材料,因此它的介质损耗更低。由于小于6GHz的设计有小型化与高集成的要求,所以如果需要实现更高介电常数的设计,那么可以选择RO4360G2™与RO3006™两款材料,这两款材料由于介电常数更高可以缩小天线与滤波器的尺寸,且符合多层板设计的要求。此外,在物联网设计中,会有一些高导热的需求,例如在广域低功率物联网中,需要功率放大器工作在100W左右甚至更高的功率下,因此需要高导热材料,对于这种情况,则可以选择TC350™与TC600™两款材料,其中TC600™具有更高的介电常数。如图2展示了上述提到的几种材料,图2上面灰色部分是RO4000系列,它本身是热固型材料,因此都可以用作多层板加工;而黄色部分是PTFE基材的,在插入损耗方面优于RO4000系列材料。这七款材料都具有较高的导热率。


图2  Sub-6GHz小基站的板材选型

 

在微波频率领域,可以将Rogers公司的材料大致分为3个部分,如图3所示:(1)PTFE的低Dk材料,包括RT/duroid® 5880与DiClad® 880一系列的材料,它们是比较纯的PTFE材料,都可以提供极低损耗;(2)PTFE的中等Dk材料,包括RO3003CLTE-AT™材料,它们的介电常数更高,因此做出来的板子也会更小,其中CLTE-AT中加入了玻纤布,因此会比RO3003更硬、更易加工;(3)热固型材料,包括RO4350B/RO4835RO4730G3™,其中RO4730G3™这款材料介电常数在3.0左右,特别适合用在天线设计或微波频段的低介电常数设计中。


图3  Rogers高频PCB板材选型之微波板材

 

Rogers公司在无线基础设施的市场上有超过20年的历史及经验,它所提供的丰富的材料选择,包括PTFE基材与热固型基材,无论是功放射频或是微波频段,都给5G设计者带来很大的选型自由。此外,Rogers在毫米波频段对板材性能指标的深入理解,也保证了研发下一代5G材料的敏锐洞察力。

 

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全部评论(102

  • 北冥之鲲 Lv8 2018-12-26
    5G都是采用MIMO形式,单通道发射功率不高,2.6GHz和3.5GHz有些设计采用FR-4材料,推荐罗杰斯的Kappa 438可以完美替代,同时降低损耗和提高稳定性。
  • 阿尼古 Lv8. 研究员 2023-03-13
    感谢分享
  • JasonYe Lv7. 资深专家 2019-03-23
    认真看看。
  • 严小妖 Lv5. 技术专家 2019-01-24
    看着真好,学习了
  • 严小妖 Lv5. 技术专家 2019-01-24
    学习
  • 混世小魔王 Lv4. 资深工程师 2019-01-24
    5G,中国崛起之路
  • 刀无影子138 Lv6. 高级专家 2019-01-23
    学习了,还是不错的,收藏一下
  • 情始皇 Lv5. 技术专家 2019-01-20
    学习了
  • 用户37866299 Lv6. 高级专家 2019-01-19
    学习
  • 独角兽 Lv9. 科学家 2019-01-18
    不错
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产品型号
品类
产品系列
介电常数(Dk)
正切角损耗(Df)
介质厚度(mm)(mil)
导热系数W/(m·K)
铜箔类型
铜箔1厚度
铜箔2厚度
尺寸(inch)
5880LZNS 24X18 H1/H1 R4 0100+-001/DI
层压板
RT/duroid® 5880LZ
2
0.0027
0.254mm(10mil)
0.33
电解铜
H1
H1
24X18

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2019-11-26 -  技术问答 代理服务 技术支持 采购服务

【技术】浅析电路材料随温度变化的特性

线路板材料的性能可以通过多种不同的参数进行评估,包括常见的介电常数和耗散因数。

2017-05-05 -  技术探讨 代理服务 技术支持 采购服务

如何在不增加电路面积的前提下实现有效散热?

在多层电路的设计中,我们往往需要在散热与小型化中抉择,但经过散热率、介电常数、损耗因子三大参数的比较,我们发现使用高性价比的92ML™导热环氧树脂半固化片电路材料可以在不增加电路面积的前提下,实现更有效的散热管理!

2019-08-29 -  技术探讨 代理服务 技术支持 采购服务

【产品】介电常数4.38的Kappa™438高频板材,高可靠性带状线和微带线应用的理想设计选择

罗杰斯Kappa™438高频板材在10GHz带状线下测得的介电常数为4.38,更高的介电常数有利于微波电路中参数的控制(如阻抗控制),从而可以有效地缩小电路板尺寸,节省设计空间。在10GHz、23℃下测得损耗因子仅为0.005,极低的介质损耗可以确保新型材料具有更小色散和损耗,提高系统的传输效率。

2016-10-18 -  新产品 代理服务 技术支持 采购服务

高频板材RT/duroid 5880的热膨胀系数为多少?

在0-100℃的范围内,其XYZ三轴的热膨胀系数分别为31、48、237 ppm/℃。

2017-05-05 -  技术问答 代理服务 技术支持 采购服务

射频/微波PCB的信号注入与优化方法

射频/微波PCB的信号注入是一个很复杂的问题,受很多不同因素的影响。本文介绍了相关实例及优化指导方针,旨在帮助设计者了解基本原理。

2019-07-30 -  新应用 代理服务 技术支持 采购服务

高介电常数板材RO3010和TMM10i有什么区别?

两种板材介电常数一致,但基材不同,板材RO3010的成份为聚四氟乙烯加陶瓷填料,板材较软;板材TMM10i的成份为碳氢化合物加陶瓷填料,板材较硬,且介电常数对温度不敏感,属于宇航级板材。

2017-05-05 -  技术问答 代理服务 技术支持 采购服务

【技术大神】添加陶瓷填料的PTFE多层板与FR4加工流程对比

本文系统地将PTFE多层板与FR4加工流程进行了对比,可使大家对着两种材料有更直观的了解。

2016-08-23 -  技术探讨 代理服务 技术支持 采购服务
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VC散热器定制

可定制均温板VC最薄0.4mm,有效导热系数超5,000 W / m·K(纯铜(401 W/m·K ,石墨烯1,200 W/m·K)。工作温度范围同时满足低于-250℃和高于2000℃的应用,定制最低要求,项目年采购额大于10万人民币,或采购台套数大于2000套。

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异形可充电锂电池定制

可自由定制电池形状,锂离子聚合物/磷酸铁锂成分,放电倍率Max. 50C (持续放电倍率) / 150C (脉冲放电倍率),充电倍率:Max. 5,厚度可达0.5mm。

最小起订量: 5000 提交需求>

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