【经验】在微波频率下，不同电路技术及不同电路材料如何影响高频毫米波电路性能？

时间： 2021-12-16 来源：ROGERS

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毫米波频段因具有更大的带宽优势而逐渐被更多的应用。5G无线网络和ADAS汽车等许多新兴应用的电路开发者正面临着设计并制出实际可行的30到300GHz电路解决方案的挑战。本篇罗杰斯（ROGERS）将主要探索经常用在微波频率下的不同电路技术以及不同电路材料是如何影响高频毫米波电路性能的。

汽车雷达应用中的信号频率在30和300GHz之间变化，甚至会低至24GHz，这些信号借助于不同电路功能，通过微带线、带状线、基板集成波导（SIW）和接地共面波导（GCPW）等不同传输线技术传播。这些传输线技术（图1）通常在微波频率下使用，有时也在毫米波频率下使用，都需要使用专门用于这种高频率条件的电路层压板材料。微带线作为最简单、最常用的传输线电路技术，采用常规的电路加工工艺即可能够实现较高的电路合格率。但频率升高至毫米波频率，它可能不是最好的电路传输线。每种传输线都有自己的优点和缺点，例如，微带线虽然易于加工，但是当在毫米波频率下使用时必须解决较高的辐射损耗问题。

图1 当向毫米波频率过渡时，微波电路设计人员需要面对微波频率下的至少四种传输线技术的选择

微带线的开放性结构虽然方便物理连接，但是在较高频率下也会产生一些问题。在微带传输线中，电磁（EM）波通过电路材料的导体和介质基板传播，但是还有部分电磁波通过周围的空气传播。由于空气的低Dk值，造成电路的有效Dk值低于电路材料的Dk值，在电路仿真时必须予以考虑。利用高Dk值材料加工制成的电路，与低Dk相比，趋于对电磁波的传输形成一定的阻碍，降低传播速率，因此在毫米波电路中通常会选用低Dk值电路材料。

因为空气中存在一定程度的电磁能量，所以微带线电路会向外辐射到空气中，类似于天线。这会给微带线电路造成不必要的辐射损耗，损耗会随频率的增加而增加，也为研究微带线的电路设计人员带来限制电路辐射损耗的挑战。为了降低辐射损耗，可以用Dk值较高的电路材料加工微带线。但是Dk的增加会减慢电磁波传播速率（相对于空气），造成信号相移。另一种方法是通过使用较薄的电路材料加工微带线来降低辐射损耗。但是与较厚的电路材料相比，较薄的电路材料更易受铜箔表面粗糙度的影响，进而也会造成一定的信号相移。

尽管微带线电路配置简单，但是毫米波频段下的微带线电路需要精密的容差控制。例如需要严格控制的导体宽度，而且频率越高，容差会越严格。因此，毫米波频段下的微带线对加工工艺变化，以及材料中的介质材料和铜的厚度等非常敏感，对于所需的电路尺寸的容差要求非常严格。

带状线是一种可靠的电路传输线技术，能够在毫米波频率发挥良好性能。但是与微带线相比，带状线导体被介质包围，因此不易于将连接器或其它输入/输出端口连接到带状线上进行信号传输。带状线可以被视为类似于一种扁平同轴电缆，导体被介质层包裹，然后用地层覆盖。这种结构可以提供优质的电路隔离效果，同时使信号传播保持在电路材料内（而非周围的空气中）。电磁波始终通过电路材料传播，可以根据电路材料的特性模拟带状线电路，无需考虑空气中的电磁波影响。但是，被介质包围的电路导体易受加工工艺变化的影响，而且信号馈入的挑战使带状线难以应对，尤其是在毫米波频率下连接器尺寸更小的条件下。因此，除汽车雷达应用的一些电路外，带状线通常不用于毫米波电路。

基于SIW技术可以设计有源和无源的电路，已经被用在汽车雷达和其它毫米波应用中，例如谐振器和滤波器。这种电路可在较高的频率下获得低损耗信号传播，但是和其它电路技术一样，SIW技术也需要平衡在毫米波频率下的优势和挑战。

在SIW结构中，是利用一个上部金属层、一个下部地层和金属层与地层之间的几排电镀通孔（PTH）形成一个电路信号通路。实际上，它构成一个用介质材料填充的紧凑矩形波导。它能够在毫米波频率下保持低损耗特性，但是PTH必需在非常严格的容差内，尤其是在较高频率条件下。因此，SIW易受电路加工工艺变化的影响。同时，毫米波频段下的SIW电路需要使用Dk变化最小的电路材料，而且在电路加工期间，需要进行精密钻孔孔径和位置，并保持严格的钻孔容差，所以在毫米波频率条件下实现SIW电路也有一定的难度。

相比而言，利用GCPW结构并使用低Dk电路材料加工制成的电路，被广泛用于宽频RF/ 微波/毫米波频率范围的电路中，如在试验/ 测量等应用。介质和铜导体的对称结构能够在较高频率下实现低损耗。基于GCPW的毫米波电路通常与低频微带线电路结合在一起使用，例如接收机的中频电路，因此需要使用符合这两种电路技术要求的材料。

GCPW电路能够在毫米波频率下实现可重复的一致性能，但是也需要电路加工变量得以严格控制，且与低损耗电路材料结合使用，才能实现最佳效果。通常，在设计时GCPW导体被假设是矩形的，但是实际加工后的导体通常是梯形的。在毫米波频率下，导体形状和厚度变化可能造成信号相位的变化（图2）。GCPW电路对加工工艺的要求与微带线和SIW有一些相似之处，如与微带线相同的是，必须尽量减少导体宽度和厚度的变化；与SIW相同的是，GCPW PTH必须准确定位，尽量减少阻抗变化和损耗，形成一个一致、连续的传播通路。

图2 GCPW电路导体设计仿真是矩形的（上图），但是导体被加工后成梯形（下图），会对毫米波频率产生不同影响。

对于对信号相位响应敏感的许多新兴毫米波电路应用（例如汽车雷达）来说，应尽量减少造成相位不一致的原因。毫米波频率的GCPW电路易受材料和加工工艺变化的影响，包括材料Dk值和基板厚度的变化。其次，电路性能可能受铜导体厚度和铜箔表面粗糙度的影响，因此应将铜导体厚度保持在一个严格的容差内，同时应尽量减小铜箔表面粗糙度。再次，GCPW电路上表面镀层的选择也可能影响电路的毫米波性能。例如，使用化学镍金的电路，镍的损耗比铜多，镀镍面层会增加 GCPW或微带线上的损耗（图3）。最后，由于波长小，所以镀层的厚度变化也会造成相位响应变化，且GCPW的影响比对微带线的影响大。

图 3 图示的微带线和GCPW电路用相同电路材料（罗杰斯公司的8mil厚RO4003C™层压板），在毫米波频率下，ENIG对GCPW电路的影响远远大于对微带线的影响。

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2008年06月01日 - 数据手册 - Issued 06/2008 代理服务技术支持采购服务

临时延长RO4000™层压板和粘结片层产品的生产周期~亚利桑那州工厂

Rogers Corporation Advanced Electronics Solutions（AES）因亚利桑那设施人员短缺和订单增加，导致库存有限，不得不临时延长RO4000系列覆铜板和Bondply产品的制造交货期，从原来的≤5个工作日延长至≤30个工作日。此调整仅适用于亚利桑那设施，预计6-8周后将提供交货期更新。受影响的材料包括RO4000 LoPro、RO4003C、RO4350B、RO4360G2、RO4500、RO4835、RO4400/RO4400T系列Bondply等。公司正在采取措施增加人员并审查客户预测以减少进一步延误。如有订单受影响，客户服务代表将联系客户。

ROGERS - BONDPLY,LAMINATES,层合板,粘结片,RO4360G2™,RO4000,RO4350B™,RO4500™,RO4000™,RO4003C™,RO4400T™ SERIES,RO4835™,RO4400™ SERIES

January 15, 2025 - 产品变更通知及停产信息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

RO4000®系列高频线路板材料数据资料表

ROGERS - 高频线路板材料,RO4000®系列,RO4000®,RO4000系列,RO4000,RO4003C,RO4003C™,RO4350B,汽车传感器,RFID标签,蜂窝基站天线,微带线,功率放大器,卫星电视LNB,汽车雷达

080322 - 数据手册代理服务技术支持采购服务查看更多版本

罗杰斯电路材料助力高可靠性功率放大器性能设计

RO4000® LoPro® 层压板采用罗杰斯专有技术，支持将反转处理后的铜箔搭配至标准RO4000系列材料。由此形成的层压板可以减少导体损耗，改善插入损耗和信号完整性，它同时具有标准RO4000层压板系统的其他理想属性。RO4000陶瓷碳氢层压板可实现优越的高频性能和低成本电路制造，并且可使用标准环氧树脂/玻璃 (FR-4) 工艺加工，无需通过专门的制备流程，从而降低制造成本。

2024-10-12 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

Rogers苏州工厂生产的产品的临时交货期延长

Rogers公司宣布，由于近期需求激增，其苏州工厂生产的多个产品将临时延长交货期。预计这种影响将是短期性的，并计划从2024年5月初开始逐步减少交货期。具体产品及其新的交货期已附在邮件中。公司正在评估现有订单的恢复日期，并请求客户提供预测信息以协助决策。

ROGERS - RO4830™,RO4535™,KAPPA® 438,DICLAD880™,RO4533™,RO4000™,DICLAD®,RO3003G2™,RO3035™,RO3003™,RO4003C™,RO4835™,RO3003G2™ PM,TC350™,RO4534™,RO4730G3™ R2,RO4835T™,RO4233™,RO4350B™,RO3006™,AD255™,AD300™,RO3010™,RO3000™,TC350™ PLUS

April 9th, 2024 - 产品变更通知及停产信息代理服务技术支持采购服务

产品变更通知：比利时生产的RO3000®和RO4000®层压板的供应地点变更

Rogers Corporation将于2025年中止其在比利时Evergem工厂的RO3000®和RO4000®层压板生产。比利时工厂的客户需求将转移至中国苏州和美国 Chandler 的制造工厂。资料提供了产品过渡计划、关键日期、产品数据比较、汽车修订标识等信息，并鼓励客户与Rogers合作确保平稳过渡。

ROGERS - LAMINATE,层压材料,RO3003G2™,RO3006™,RO4000®,RO3035™,RO3003™,RO4350B™,RO3000®,RO4003C™,RO3010™,RO4835™

July 30, 2024 - 产品变更通知及停产信息代理服务技术支持采购服务

RO4003C™板材在26GHz的可用性如何？是否有其他推荐的替代型号？

RO4003C™材料可以用于26GHz甚至更高的频率的设计。基于20mil厚度，ED铜箔，RO4003C™材料的无任何表面处理的50欧姆微带线，在26GHz下的损耗特性为0.55dB/inch。当然，如果需要更好性能的材料，一方面可以考虑使用LoPro®铜的RO4003C™LoPro，也可以考虑使用其他材料，如RO3035™材料，TC350™材料，其Dk均是3.5附近。

2024-08-30 - 技术问答代理服务技术支持采购服务