【应用】影响Doherty功率放大器性能的高频电路层压板选择研究

时间： 2018-03-25 来源：ROGERS

代理服务

技术支持

采购服务

RF/微波行业中使用的放大器类型和类别差异很大，原因很多，例如应用可能需要窄带或宽带，以及在各种频率范围内的低噪声或高输出功率。特定应用中最佳性能的实现，不仅受放大器配置的影响，与电路层压材料的选择也有很大关系。在无线通信应用中，对于在WiMAX和LTE等系统中的复杂通信信号必须以高峰均比（PAR）进行功率放大的情况，Doherty放大器因其高效放大RF/微波信号而被广泛应用。通过选择最适合放大器特性的PCB材料来设计和制造放大器，可以为广泛的无线通信应用实现最佳的Doherty放大器性能。

Doherty放大器将载波放大器与峰值放大器进行功率合并，两个放大器的偏置方式不同，载波放大器的处理方式与传统的AB类偏置放大器非常相似，大多数情况下都是供电的，而峰值放大器像C类放大器一样偏置，在需要峰值功率电平时才打开。由于采用C类放大器，Doherty放大器可以实现高增益和高输出功率。如图1展示了Doherty放大器及其组成部分的简单示意图，包括AB类载波放大器与C类峰值放大器。

图1 Doherty放大器的基本组件

Doherty放大器的性能很大程度上取决于PCB层压板的材料属性，其中要考虑的关键电路材料特性之一当然是介电常数（Dk），此外，了解Dk值在频率、温度和其他条件下的稳定性也很重要。Doherty放大器设计的关键特性是输入端为正交混合器，输出端为四分之一波长线和变压器，这些电路定义的功能强烈依赖于电路材料的Dk一致性以及设计者如何解决Dk潜在的不稳定性。大多数Doherty放大器采用PCB形式的微带传输线和电路结构，这些线和电路结构的波长是电路“有效Dk”的函数。

微带电路的有效Dk受许多不同电路材料特性的影响，包括沉积在电路层压介质材料上的铜表面粗糙度[1]。铜表面粗糙度会影响电路的相位响应，图2比较了不同RMS值的铜表面粗糙度对微带电路有效Dk的影响，微带传输线的电路基板材料相同，但是具有不同的铜类型与表面粗糙度。从图中可以看出，粗糙的铜表面会导致微带线的有效Dk增加。

图2 电路材料铜表面粗糙度对相同电路材料有效Dk值的影响

此外，设计Dk受工作频率、铜表面粗糙度和电路板厚度的影响，与相同材料的较厚电路相比，较薄的电路材料更受铜效应的影响。图3比较了同一电路材料的不同厚度以及频率对设计Dk的影响，可以看出，两种厚度的同一电路材料的设计Dk值随着频率的增加而逐渐减小。虽然大多数Doherty功率放大器并未用于宽带频率应用，但了解适用于特定频率范围的设计Dk非常重要。图3显示了ROGERS公司提供的一款被广泛用于RF功率放大器应用的电路材料RO4835™层压板的性能，其特性与多年以来一直被用于高功率射频电路的RO4350B™层压板几乎相同，但两者之间有一个关键的区别，即RO4835™材料长时间暴露在高温下时会抑制变化，而RO4350B™层压板虽然具有良好的长期老化特性，但RO4835™更为显著地提高了该性能。

图3 厚度与频率对设计Dk的影响

Dk公差是Doherty功率放大器设计的重要电路材料属性之一，它是衡量电路基板Dk值如何良好控制的标准，会考虑批次间的差异。对于RO4835™或RO4350B™层压板，当按照IPC-TM-650 2.5.5.5c在10 GHz下测试时，材料Dk值为3.48的误差控制在±0.05的公差范围内。

根据设计的灵活性，Dk公差对四分之一波长调谐结构的影响可能很大。图4比较了RO4835™电路材料和偶尔用于功率放大器的PTFE/陶瓷填充玻纤层压板，展示了具有更好Dk控制的基板的优势。从图中可以看出，RO4835™材料在3.5GHz时具有3.75的设计Dk值，并假定具有与带状线方法相同的±0.05的Dk公差，而竞品材料具有更宽的Dk公差，为±0.1，但通常更高。此外，图4中的相位角差表明，具有较差Dk控制的基于PTFE的竞品材料在3.5GHz处的相位角变化略大于RO4835™材料的两倍。

图4 具有不同Dk公差材料的比较及其对相角的影响

另一个对Doherty放大器设计至关重要的材料属性是TCDk，它是Dk随温度变化的程度。根据一般经验，TCDk为50 ppm/℃或更低（绝对值）的材料被认为是良好的，而RO4835™和RO4350B™层压板的TCDk为50 ppm/°C（测试温度为-50°C至+150°C）。理解电路材料TCDk对功率放大器的设计很重要，因为它们的功耗通常会导致工作温度范围很宽。

图5展示了射频功率放大器常用电路材料的TCDk和相对于室温温度的变化。如图5所示，尽管一些基于PTFE的电路材料在室温下表现出先天的TCDk特性，但RO4835™材料依然具有良好的TCDk特性。此外，基于PTFE的RO3003™层压板也具有良好的TCDk曲线，但这是因为该材料配有特殊填料，从而帮助其保持良好的TCDk性能。

图5 Doherty功率放大器设计和制造中常用的电路材料在宽温度范围内的TCDk特性

Doherty功率放大器已经为许多现代无线通信系统中使用的复杂调制信号的放大提供了解决方案，它们可以处理这些应用中所需的高PAR，并以高效率运行，以节省电力公用事业成本。Doherty功率放大器的最佳电路材料选择是通过对多种不同的关键材料属性进行分类并指定一种材料，以帮助确保可靠与长期的Doherty放大器性能。

参考文献：

[1] J.W. Reynolds, P.A. LaFrance, J.C. Rautio, and A.F. Horn III, “Effect of conductor profile on the insertion loss, propagation constant, and dispersion in thin high frequency transmission lines,” DesignCon 2010.

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 1
| 转发至：

本文由馨小喵翻译自ROGERS，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

平台合作

提交评论

全部评论（1）

承毅 Lv8. 研究员 2018-03-25

学习了

没有更多评论了

【选型】浅析带有TICER TCR薄膜电阻层的RO4003C和RO4350B高频层压板的选型参数

本文将通过对比罗杰斯的微波板材RO4003C和RO4350B的介电常数、耗散因子、热稳定系数、热膨胀系数和吸水率等主要参数，帮助电路设计工程师了解选择最合适的板材基本方法。

2018-04-03 - 器件选型代理服务技术支持采购服务

【选型】如何选择高导热的功放PCB材料，主要看Z轴导热系数

目前无线通信基站的发展趋势是小型化，可以采用导热系数更高PCB材料，增加热传导效率来降低工作温度。罗杰斯公司针对此应用推出TC350 Plus层压板，这是基于高导热陶瓷填料和玻璃布增强的PTFE线路板，可以提供更低的插入损耗0.0017和更高导热系数1.24W/mK的独特组合，在高功率应用领域拥有出色的可靠性和大大降低了电路工作温度。

2019-06-06 - 器件选型代理服务技术支持采购服务

超高性价比微波雷达液位方案：射频器件+PCB材料一步到位

在工业生产中，化工液体原料的液位测量要求也越来越严格，26GHz微波雷达液位计以其尺寸小、非接触式测量、几乎不受外界环境影响的特点成为化工类产品液位计的最佳选择。世强代理的UMS和ROGERS品牌均为射频领域供应商，针对微波雷达液位计射频电路，UMS可以提供低噪声放大器CHA2069-QDG和功率放大器CHA3395-QDG，ROGERS可以提供微波PCB材料RO3003。

2019-02-16 - 器件选型代理服务技术支持采购服务

ROGERS层压板/高频板选型表

罗杰斯/ROGERS提供以下技术参数的层压板/高频板选型，超低损耗，低至0.0004(Df) ；超大尺寸：54inchX24inch、52inchX40inch、50.1inchX110inch 等；丰富介电常数：2 -12.85 (Dk)；超薄介质，低至1mil

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

选型表 - ROGERS 立即选型

Rogers（罗杰斯）高频层压板材料和粘结材料选型指南（中文）

公司及产品简介层压板材料粘结材料金属箔厚度、公差和板材尺寸订购信息电气表征能力主要市场

ROGERS - 3D可打印介质材料,层压板材料,玻纤布半固化片,粘结材料,半固化片,粘结片,陶瓷半固化片,陶瓷热固性半固化片,电解铜箔,热固性微波材料,热固性粘结片,粘结膜,埋阻铜箔,热固性导热导电胶,金属箔,模压成型介质材料,铜箔,热塑性粘结膜,低轮廓反转处理电解铜箔,层压板,压延铜箔,碳氢化合物半固化片,导热导电胶,陶瓷PTFE粘结片,高频层压板,RO4534,RO3203,RO4533,TC 系列,KAPPA® 438,RO4003C,RO4533™,5880LZ,ISOCLAD933,CLTE-MW,ISOCLAD 933,RT/DUROID 6002,CUCLAD 217,RO3035™,COOLSPAN® TECA,RO4725JXR™,CUCLAD,6010.2LM,CLTE™,TMM®,CLTE-AT™,RT/DUROID 6006,RO4730G3 LOPRO®,RO4003C LOPRO®,RO4534™,XTREMESPEED™R01200M,RO4835T™,6002,RO3210,AD1000™,R03003™,10I,AD350A™,AD255C™-IM,RO3006™,RO4730G3™,RO3010™,TC600™,RO3206,AD 系列™,RO4535,RT/DUROID 6202PR,RO4535™,RT/DUROID5870,RO4835 LOPRO®,RO4534 LOPRO®,RO4533 LOPRO®,ISOCLAD917,6250,RO4730G3 ED,AD250C™,RO3003G2™,RO4360G2,ISOCLAD® 917,CUCLAD 233,RT/DUROID® 5880LZ,6006,TC600,RO4835™,RO4535 LOPRO,AD300D™-IM™,RO3035,RO4835IND™ LOPRO,TMM 13I,R03206,MAGTREX® 555,CLTE-XT™,RO3210™,AD255™,AD300™,RO3206™,TMM® 3,RO4350B LOPRO®,XTREMESPEED™ RO1200™,TMM 10,RT/DUROID® 5870,TC350,RO4360G2™,RO3003,CLTE-MW™,RO3000,CLTE,DICLAD® 880,RO3003G2,13I,RO4350B,CUCLAD 250,RT/DUROID 5870,DICLAD 527,DICLAD527,AD255C™,RO3003™,6700,DICLAD 880,CLTA™,DICLAD® 527,RT/DUROID 5880LZ,RT/DUROID 6202,RO3000® 系列,RO4000® 系列,TC350 PLUS,6202,RO3010,RO4350B™,RT/DUROID 6035HTC,DICLAD® 系列,RO4450F™,ISOCLAD® 系列,AD300D™,CUCLAD® 系列,RT/DUROID 5880,AD350™,AD350,R04450T™,DICLAD 870,6202PR,SPEEDWAVE® 300P,ANTEO™,CLTE-XT,RO3006,RO4830™,AD1000,TMM 10I,5880,AD300,TMM 6,TMM 4,RT/DUROID 6010.2LM,CU4000 LOPRO,RO3203™,RO4003C™,AD250™,2929,TC350™,DICLAD® 870,R04460G2™,588018X12H1/H1R30200+-001DL,R03203™,CU4000,CLTE-AT,DICLAD® 880-IM,AD250,CLTE 系列™,6035HTC,AD255,RO4835,RO3003M™,CUCLAD® 217,功率放大器,汽车,热管理,计算设备,测试测量,天线系统,小基站,航空系统,微波回传,物联网,射频印制电路,雷达系统,分布式天线系统,IP基础设施,信息娱乐,移动互联网设备,数据中心,有线基础设施,通信系统,卫星电视,移动互联设备,汽车雷达传感器,天线,连接设备,无线基础设施

2023/7/25 - 选型指南代理服务技术支持采购服务

RO4830™ Plus电路材料热固性层压板数据资料表

ROGERS - 层压板,PLUS电路材料,RO4830™,毫米波线路板,PCB贴片天线,射频馈电网络,射频中频层,汽车角雷达传感器,射频IF层

2025/2/24 - 数据手册代理服务技术支持采购服务

罗杰斯高频层压板RO3003G2，77G汽车雷达PCB材料的选择

毫米波雷达技术正逐渐扩展到民用领域，如汽车驾驶辅助系统的雷达传感器。其中77G毫米波雷达是汽车前向的主流方向，主要应用于前向防碰撞、自动巡航。77G毫米波雷达频率已经达到E波段，对PCB材料损耗因子和介电常数稳定性等特性都有极为严苛的要求。罗杰斯公司在RO3000系列PTFE材料基础上开发了RO3003G2高频层压板，适用于77G汽车毫米波雷达传感器设计。

2023-12-30 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

罗杰斯的AD系列聚四氟乙烯/玻璃布层压板：介电常数2.5~10.2，介损角正切0.0014~0.003

罗杰斯的AD系列聚四氟乙烯/玻璃布层压板是一款商用射频低介质损耗材料，介电常数为2.5~10.2，介损角正切0.0014~0.003@10GHz，具备业界领先的厚度公差控制，满足客户的不同需求。可用于基站天线、高频宽带车用片状天线等应用。

2017-09-22 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务

RO4830™ Plus创新层压板：罗杰斯公司为汽车雷达传感器应用推出新热固性层压板材料

2025年2月27日罗杰斯公司宣布推出最新创新的层压板产品——RO4830™ Plus材料。该高性价比材料非常适合于毫米波线路板应用，如76-81GHz汽车角雷达传感器。

2025-03-03 - 产品代理服务技术支持采购服务

Rogers（罗杰斯）高频层压板材料和粘结材料选型指南（英文）

Rogers Corporation is the world’s leading manufacturer of high performance dielectrics, laminates and prepregs used in microwave and RF printed circuit and related applications in Aerospace & Defense, Wireless & Wireline (digital) Infrastructure, Automotive Radar Sensor, Satellite TV, Mobile Internet Device and High End Chip Scale Packaging.

ROGERS - THERMOSET GLASS REINFORCED PREPREG,PTFE随机玻璃纤维,编织玻璃94 V-0层压板,HYDROCARBON CERAMIC,热固性导热导电胶膜,半固化片,HIGH PERFORMANCE DIELECTRICS,PREPREGS,PTFE CERAMIC,THERMOSET MICROWAVE MATERIALS,BONDING MATERIALS,HYDROCARBON UL 94 V-0 LAMINATES,热固性微波材料,粘结片层,陶瓷UL 94 V-0层压板,PTFE RANDOM GLASS FIBER,层合板,磁介质层压板,TECA FILM,玻璃纤维增强聚四氟乙烯,高性能电介质,热塑性粘合膜,THERMOSET THERMALLY & ELECTRICALLY CONDUCTIVE ADHESIVE FILM,交叉编织玻璃纤维增强聚四氟乙烯,3D可打印介电材料,MAGNETO-DIELECTRIC LAMINATES,玻璃纤维增强聚四氟乙烯天线级层压板,专利陶瓷、热固性聚合物复合材料,NON-WOVEN GLASS REINFORCED PTFE,粘接材料,导热导电胶电影,烃类陶瓷,WOVEN GLASS REINFORCED PTFE,CROSS-PLIED WOVEN GLASS REINFORCED PTFE,BONDPLYS,PROPRIETARY CERAMIC, THERMOSET POLYMER COMPOSITES,WOVEN GLASS REINFORCED PTFE ANTENNA GRADE LAMINATES,无纺玻璃纤维增强聚四氟乙烯,聚四氟乙烯陶瓷,3D-PRINTABLE DIELECTRIC MATERIALS,CERAMIC UL 94 V-0 LAMINATES,碳氢化合物UL 94 V-0层压板,热固性玻璃纤维增强半固化片,LAMINATES,WOVEN GLASSUL 94 V-0 LAMINATES,THERMOPLASTIC BONDING FILM,RO4534,RO3203,RO4533,KAPPA® 438,RO4003C,RO4533™,AD300D-IM,CLTE-MW,COOLSPAN,ISOCLAD 933,RT/DUROID 6002,CUCLAD 217,AD255C,RO3035™,AD300D,COOLSPAN® TECA,RO4725JXR™,AD250TM,CUCLAD,CLTE™,6010.2LM,CLTE-AT™,RT/DUROID 6006,RO4003C LOPRO®,RO4730G3 LOPRO®,RO4534™,XTREMESPEED RO1200,CLTE SERIES,CUCLAD® 6250,RO4835T™,6002,RO3210,RO4350B LOPRO,AD350A™,AD255C™-IM,RO3006™,RO4730G3™,RO3010™,TC600™,RO3206,RO4535,RT/DUROID 6202PR,RO4535™,RO4835 LOPRO®,RO4534 LOPRO®,RO4533 LOPRO®,6250,RO4730G3 ED,TC600TM,AD255TM,RT/DUROID 6202PR 0.005",AD250C™,RO3003G2™,RO4360G2,ISOCLAD® 917,CUCLAD 233,RADIX,RT/DUROID® 5880LZ,AD350A,6006,TC600,RO4835™,RO4535 LOPRO,TMM®10,AD300D™-IM™,DICLAD,RO3035,RO4835IND™ LOPRO,KAPPA,RO4000,TMM 13I,AD SERIES,RO4730G3,CLTE SERIES™,MAGTREX® 555,TMM®13I,ISOCLAD,CLTE-XT™,RO3210™,CUCLAD 6700,TMM® 3,RO3206™,RO4350B LOPRO®,ANTEO,RT/DUROID 6202PR 0.020",XTREMESPEED™ RO1200™,TMM 10,RT/DUROID® 5870,TC350™ PLUS,TC350,RO4360G2™,RO3003,RT/DUROID 6010.2 LM,CLTE-MW™,RO3000,CLTE,DICLAD® 880,RO3003G2,588018X12H1/H1R30200+-001DI,RO4350B,AD300TM,CUCLAD 250,RT/DUROID 5870,DICLAD 527,RO4835T,AD255C™,RO3003™,6700,RO4460G2™,DICLAD 880,DICLAD® 527,RT/DUROID 5880LZ,RT/DUROID 6202,RO4835IND,TC350 PLUS,AD350TM,RO4350B™,6202,RO3010,RT/DUROID 6035HTC,RO4450F™,RO4835 LOPRO,AD300D™,RT/DUROID 5880,RT/DUROID 6202PR 0.010",DICLAD 880-IM,AD350,KAPPA 438,DICLAD 870,6202PR,SPEEDWAVE® 300P,ANTEO™,CLTE-XT,RO3006,RO4830™,RO4830,TMM 10I,5880,AD300,AD255-IM,RT/DUROID,TMM 6,TMM 4,TMM®10I,DICLADR 880-IM,RT/DUROID 6010.2LM,TC350 TM,CU4000 LOPRO,RO3203™,ISOCLAD 917,RO4003C™,2929,TC350™,RO4460G2,DICLAD® 870,RO4450F,TMM,CLTE-AT,RO4450T™,TMM®4,AD250,AD250C,TC SERIES,TMM®3,6035HTC,AD255,RO4835,CUCLAD® 217,TMM®6,RO4450T,SATELLITE TV,DIGITAL INFRASTRUCTURE,航空航天,DLP,DIGITAL LIGHT PROCESSING,RF PRINTED CIRCUIT,SLA 3D PRINTING PROCESSES,AUTOMOTIVE RADAR SENSOR,AEROSPACE,立体光刻3D打印工艺,WIRELESS INFRASTRUCTURE,STEROLITHOGRAPHY 3D PRINTING PROCESSES,国防,WIRELINE INFRASTRUCTURE,数字基础设施,射频印刷电路,数字投影系统,HIGH END CHIP SCALE PACKAGING,SLA 3D打印工艺,微波电路,DEFENSE,有线基础设施,MOBILE INTERNET DEVICE,高端芯片级封装,DLP公司,卫星电视,移动互联设备,MICROWAVE CIRCUIT,汽车雷达传感器,无线基础建设

12/ 2023 - 选型指南 - REV. 12/ 2023 代理服务技术支持采购服务

抗氧化性能卓越 | 罗杰斯RO4835™高频线路板材料

罗杰斯高频层压板以其优异的电气性能、稳定性和可加工性等特点在业界享有盛誉。本期，我们将向大家介绍一款具有出色抗氧化性的材料——RO4835™ 高频层压板。相比传统热固性材料，提高了10 倍的抗氧化性具有卓越的电气性能，非常适合高频应用不会发生起泡或分层具有高可靠的电镀通孔 (PTH)。RO4835™ 高频层压板主要应用于点对点微波通信，汽车雷达与传感器，功率放大器，相控阵雷达以及射频器件等领域。

2024-12-26 - 产品代理服务技术支持采购服务

【产品】适合于5G微波/毫米波功率放大器的高频电路PCB材料

为了提供5G放大器所需特性的电路材料，本文推荐Rogers（罗杰斯）公司两种不同厚度和特性的材料作为不同频率范围应用示例。对于6GHz及以下频率的5G功率放大器，厚度为20mil和30mil的陶瓷填充的电路材料，RO4385™是较好的选择。另对于毫米波频率下的5G功率放大器，厚度为5mil和10mil的RO3003™层压板就是非常合适的选择。

2018-08-16 - 新产品代理服务技术支持采购服务

RO3000®系列电路材料：RO3003™, RO3006™, RO3010™和RO3035™高频层压板数据资料表

ROGERS - 陶瓷填充PTFE复合材料,高频电路材料,电路材料,高频层压板,RO3006™,RO3035,RO3003,RO3000,RO3035™,RO3003™,RO3000®,RO3010,RO3000系列,RO3010™,RO3000®系列,RO3006,无线通信的贴片天线,有线系统的数据链路,功放,远程抄表,电源背板,直播卫星,全球定位系统卫星天线,蜂窝通信系统,天线,汽车雷达

080122 - 数据手册代理服务技术支持采购服务查看更多版本

罗杰斯层压板使能更高频段的无线电回传顺利运营

无线基础设施市场包括很多细分领域，天线、无线电回传以及功率放大器等等是几个比较典型的场景，今天我们来了解下罗杰斯层压板在无线电回传领域的产品解决方案。

2024-12-03 - 产品代理服务技术支持采购服务

RO4000®系列碳氢陶瓷层压板数据表

RO4000®系列碳氢陶瓷层压板专为高频电路设计，提供优异的高频性能和低成本电路制造。该材料具有低损耗特性，可使用标准环氧/玻璃（FR-4）工艺加工，适用于多种应用。其介电常数温度系数极低，介电常数在宽频率范围内稳定，适合宽带应用。此外，RO4000材料的Z轴热膨胀系数与铜相似，具有良好的尺寸稳定性。

ROGERS - 陶瓷层压板,HYDROCARBON CERAMIC LAMINATES,CERAMIC LAMINATES,碳氢陶瓷层压板,REINFORCED HYDROCARBON,强化碳氢化合物,RO4000 SERIES,RO4000®,RO4000,RO4003C,RO4000® SERIES,RO4350B™,RO4003C™,POWER AMPLIFIERS,LNB,CELLULAR BASE STATION ANTENNAS,蜂窝基站天线,功率放大器,AUTOMOTIVE RADAR,SENSORS,RF IDENTIFICATION TAGS,传感器,汽车雷达,射频识别标签

080322 - 数据手册代理服务技术支持采购服务