解析PCB射频微带阵列天线设计要点

时间： 2023-12-28 来源：华邦鑫官网

技术问答

选型帮助

研发客服

商务客服

在大于10GHz的频段，PCB微带印刷天线相对于波导缝隙天线、透镜天线、反射面天线等其他天线具有明显优势。成熟的PCB高频线路板加工工艺可以有效控制微带天线制作成本，天线板、微波板、射频板以及低频数模电路板的多层混压技术还使得整个射频系统具有很高的集成度。本文中华邦鑫将为大家介绍PCB射频微带阵列天线的设计要点。

厚度选择

主要综合微带天线工作带宽、馈电网络设计以及天线效率三个因素选择厚度。

第一、PCB高频线路板厚度影响微带天线阻抗带宽，PCB厚度越小，阵列规模越大，则天线工作带宽越小。

第二、PCB高频线路板厚度决定馈电网络阻抗变化段的微带线线宽，对于20mil厚度的RO4350B板材，50Ω和100Ω微带线线宽分别为1.13mm和0.27mm，而微带天线在24GHz对应谐振长度为3mm左右，馈电网络中某个微带变换段的阻抗过小或过大，都会造成微带线太宽或太窄，微带线太宽容易产生结构干涉，微带线太窄又会导致加工困难。

第三、介质厚度影响微带天线的导体损耗，进而影响天线效率。综合上述因素，笔者的设计经验是小型阵列选择10mil或者20mil厚度，大型阵列选择20mil厚度，射频板选择10mil厚度。

天线类型

微带阵列天线按馈电方式分为并馈阵列和串馈阵列。并馈阵列馈线较长，导致馈电网络引入损耗较大。对于大型阵列，天线效率往往受到限制，因此一般选择走线更为简洁的串馈阵列。串馈阵列是谐振式天线，其工作带宽比并馈阵列要小，但串馈结构要更容易实现加权激励。表1为笔者设计的不同规模的串馈微带阵列天线，它们均采用20mil厚度的RO4350B板材。从表中数据可以看出，随着阵列规模变大，阻抗带宽逐渐减小，16个阵元时带宽为1.2GHz，而324个阵元时只有0.75GHz。通常采用连续波体制的24GHz雷达调频带宽小于250MHz，因此串馈阵列的阻抗带宽能够满足绝大部分系统设计需求。

表1：串馈阵列规模与阻抗带宽

天线和射频芯片的互连

目前国内外芯片厂商都有量产的24GHz射频芯片推出市场，在零中频雷达架构中，射频芯片的引脚直接与微带收发天线端口相连。当使用天线板（高频板）+若干层FR4+射频板（高频板）的混压板形式时，天线和射频芯片的互连通过金属化过孔实现。在24GHz频段，长度大于1mm的金属化过孔引入的不连续性将非常明显，解决办法是在金属化过孔四周加若干个对称的金属化接地过孔构成类同轴传输结构。当天线和射频芯片位于PCB高频线路板同一面时，射频芯片和收发天线则直接通过微带线或者共面波导相连，这种设计能最大化地减小传输线插损。

图2：PCB高频混压板上天线与射频芯片的互连

低副瓣设计

方向图的副瓣电平是微带阵列天线的重要设计指标，低副瓣设计可以减小雷达主波束外的环境干扰，其作用相当于做了一次空域滤波，对提高雷达信噪比十分有效。均匀分布阵列天线的副瓣电平大于-13dB，为了获得更低的副瓣，通过馈电网络使馈入各阵元的功率为某种低副瓣加权分布。常用等相不等幅的低副瓣加权分布方式有Chebyshev分布和Taylor分布。根据副瓣电平和阵元数，容易综合出理想的加权分布，剩余工作就是反复优化馈电网络使馈入各阵元的功率接近理想分布。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由子文转载自华邦鑫官网，原文标题为:PCB射频微带阵列天线设计要点，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

Rogers高频板RO4350B板材在24GHz时介电常数和损耗因子

Rogers高频板RO4350B达到了成本和高频性能的最优化，是最具性价比的低损耗高频板材。为了更好的实现设计要求，笔者在设计微带阵列天线时研究了基于Rogers高频板RO4350B板材的微带传输线在24GHz的插入损耗。

设计经验发布时间 : 2024-04-29

【技术大神】浅谈24GHz微带阵列天线设计技巧

Rogers公司生产的RO4350B板材具有优越的高频性能和很低的制作成本，在商用射频系统中得到广泛应用和验证。笔者使用Rogers RO4350B成功地设计了一系列24GHz微带阵列天线

设计经验发布时间 : 2016-07-29

解决高频微波射频板在实际应用中信号完整性问题的常见方法

本文中华邦鑫来为大家介绍解决高频微波射频板在实际应用中信号完整性问题的常见方法，希望对各位工程师朋友有所帮助。解决高频微波射频板的信号完整性问题需要综合考虑设计、选材、制造和测试等多个环节，采用科学的方法和先进的技术手段，以确保电路板在高频下能够稳定可靠地工作。

设计经验发布时间 : 2024-07-06

PCB高频微波射频线路板厂商华邦鑫与世强硬创达成平台合作

华邦鑫主要产品涵盖缝隙天线、射频天线、宽带天线、频扫天线、微带天线、陶瓷天线、功分器、耦和器、合路器、功放、干放、基站等。

签约新闻发布时间 : 2023-08-04

TPM3810B 系列射频 PIN 限幅二极管数据手册

型号- TPM3810B 系列,TPM3810B-16,TPM3810B,TPM3810B-03

数据手册 - 顶诺微 - Version 0.0 - 2023/11/24 PDF 中文下载

射频板有什么作用？

射频板有什么作用？本文中华邦鑫来给大家介绍一二，希望对各位工程师有所帮助。

技术探讨发布时间 : 2024-07-07

华邦鑫（huabangxin）是一家生产与销售服务为一体的高新技术企业，拥有2500平米的PCB高频板生产基地，以及多项线路板加工专利证书及国军标ISO9001认证资质。该公司专注于高频微波射频PCB板生产（高频混压板/高频纯压板0-28层），了解各种材料的特性，理解客户各种高频设计方案原理，与高等院校、微波雷达、通讯电子、安防、工业控制、航天航空、基站等科技公司合作，为产品技术、研发、品质、交期

多层埋盲孔板 FR-4 PCB高频板 F4BM天线电路板微波射频板高频微波板

授权代理商 - 世强先进（深圳）科技股份有限公司线上商城技术资料

展开

PTFE聚四氟乙烯高频板材料的基本特性和优点

电子设备高频化是发展趋势，尤其在无线网络、卫星通讯的日益发展，信息产品走向高速与高频化，及通信产品走向容量大速度快的无线传输之语音、视像和数据规范化。因此发展的新一代产品都需要高频板，卫星系统、移动电话接收基站等通信产品必须应用高频板（高频电路板），在未来几年又必然迅速发展，高频板就会大量需求。

产品发布时间 : 2024-03-14

罗杰斯高频板RO4350B板材介电和应用领域

介绍关于最新罗杰斯高频板RO4350B板材（微波射频板），ER介电常数和应用领域的知识，欢迎联系咨询生产制作罗杰斯高频板RO4350B/4003C/5880/3003/3006/3010/4533/4730等或其他高频电路板、多层高频混压板、高频纯压板、特殊板材、阶梯槽高频板、高频天线板、微波板、射频电路板等。

产品发布时间 : 2024-03-20

【探讨】一文讲解滤波器产品基础知识：常见滤波器类型及选择方法

滤波器是射频系统中必不可少的关键部件之一，主要是用来作频率的选择——让需要的频率信号通过而反射不需要的干扰频率信号。本文中优译将为大家讲解滤波器产品基础知识，包括常见滤波器类型及滤波器的选择方法。

技术探讨发布时间 : 2023-07-27

解析高频微波射频板在实际应用中可能会遇到的一些问题

本文中华邦鑫来为大家介绍高频微波射频板在实际应用中可能会遇到的一些问题，希望对各位工程师朋友有所帮助。

设计经验发布时间 : 2024-07-05

Rogers罗杰斯TC350高频微波射频电路板材料，针对需要改善散热性的高功率RF信号应用而设计

Rogers罗杰斯TC系列的TC350高频微波射频电路板材料PCB电路板微波射频板材料采用的是PTFE陶瓷玻璃布，是针对需要改善散热性的高功率RF信号应用而设计的。综合低损耗、高热导率、低CTE和极高的温度相位稳定性，Rogers罗杰斯TC系列的TC350高频微波射频电路板材料铜层压板能改善高功率设备的性能和可靠性。

产品发布时间 : 2024-05-09