【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

时间： 2018-03-07 来源：ROGERS(世强编辑整理) 作者：馨小喵

技术问答

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RO3003™与CLTE-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™/RO4835™与RO4730G3™，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。

技术顾问：Ivan

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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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