【技术】ROGERS低损耗、低成本、低PIM天线级层压板，实现PCB天线的辐射、馈线性能、PIM干扰最佳平衡

时间： 2018-04-02 来源：Rogers

技术问答

大量基于PCB的天线结构被应用在微波频率甚至更高频率。微带贴片天线是一种常见的PCB天线结构，用于微带贴片天线的铜或贴片的尺寸必须与一部分波长相关，通常为1/2波长。该贴片对接收特定频率的能量非常敏感，这与1/2波长电路特征尺寸有关，因为波长与电路材料的频率以及介电常数（Dk）相关。通常更高的频率将转化为更短的波长和更小的贴片，此外，使用具有较高Dk的电路材料也会降低波长并形成较小的贴片。一般来说，基于PCB的天线应用中的电路材料通常具有较低的Dk（通常在3-4范围内）。

具有较高Dk的电路材料会使电场更集中在信号平面和接地平面之间，而场集中会降低辐射能量，因此，带有天线辐射元件的PCB通常会使用Dk值相对较低的材料。而利用PCB技术进行的天线设计，其另一个常见属性是使用较厚的层压板，因为较厚的微带电路能更好地辐射能量，因此使用较厚的材料（30mil或更厚）进行微带贴片天线设计是很常见的。

然而，较厚的电路材料与低Dk的组合对于天线辐射是有利的，但可能不利于馈线性能。典型的馈线是50欧姆的传输线，它将能量引入并传至天线电路的辐射元件。由于在信号平面和接地平面之间，或在信号导体本身的宽度上可能发生自然共振，因此使用较厚材料的微带传输线可能会受RF性能的限制。此外，这些共振还将干扰馈线传递给辐射元件的能量的清晰度。如果能量没有干净完整地转换到辐射元件，会导致传输的能量减少或改变能量的接收。多层天线PCB具有通常为带状线结构的埋入式馈线，这种馈线可以帮助能量在电路中干净完整地转换，并且提供使用电镀通孔过渡到PCB外层辐射元件的益处。

一些基于PCB的天线可能会出现无源互调（PIM）干扰问题，PIM是一种潜在的干扰类型，它会影响彼此靠近且使用不同频率的天线。PIM通常会影响用于蜂窝电话技术的基站天线中的PCB天线，而可能导致这些技术问题的PIM级别是令人难以置信的低能量。至于PIM的可接受程度主要是与系统的灵敏度相关，目前PIM值为-150 dBc被认为是较好的，而负数越大则越好，其中-160 dBc被认为是非常好的PIM性能。

ROGERS公司选择60mil RO4730G3材料进行PIM值测试，同时采用12inch、50Ohm微带传输线，测试时间总共约60s，共捕捉了500多个PIM值，在去除了最好与最差的5%的值后，取其平均值得到图1所示的结果，可以看出RO4730G3的PIM小于-160dBc，可以说具备了非常好的PIM性能。

图1 PIM值与时间的关系

测量电路的PIM性能会存在一些问题，包括极低的功率水平以及具备足以准确测量它的设备。此外，在评估电路性能时，这些极低的功率数值对影响结果的变量很敏感，而当我们考虑所有可能的变量时，PIM测试将难以正确执行。Rogers公司已经对天线级高频电路材料进行了约15年的PIM测试，并能够制定出始终如一的具备良好PIM性能的材料，例如RO4700系列的RO4725JXR、RO4730JXR和RO4730G3，它们是低损耗、低成本、低PIM的天线级层压板。

技术顾问：程增木

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全部评论（1）

承毅 Lv8. 研究员 2018-04-02

牛，收了！

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