【产品】适用毫米波频率的PCB材料，针对5G通信
随着移动无线通信业务的日益增长，第四代（4G）LTE无线网络已经显得力不从心，因此需要寻求下一代移动无线网络的解决方案。第五代（5G）无线网络使用毫米波频率，拥有更宽的带宽，新的天线技术和调制技术，以及更高的载波频率，比4GLTE系统更高的信道容量和传输能力。虽然这些并没有完全确定，但是，在5G无线网络标准最终敲定之前，5G电路系统需要比目前4GLTE无线网络工作的2.6GHz更高的频率已经是板上钉钉的共识。
正在讨论中的5G标准的最终目标是：使用比传统无线通信系统更高的频率，以低延迟实现10Gb/s以上的数据传输速率。例如，去年在美国，联邦通信委员会（FCC）批准在28GHz、37GHz和39GHz三个频段使用5G频段。
适用毫米波频率的PCB材料
对于电路设计工程师来说，如何选择正确的PCB材料是设计电路一开始就要面临的挑战。这意味着，对于毫米波频率，需要知道哪些印刷电路板（PCB）材料的属性在高频下是最重要的。毫米波频率（30GHz以上）曾经一度全由军方和研究机构使用。但随着5G的到来，加速了毫米波频率的"普及"并使其有机会进人们的日常生活。毫米波应用不再仅仅局限于军事用途等少数电子设备研究，而是大规模应用于人和物互联的潜在数十亿规模的电子设备，如物联网（IoT）设备如何使用5G网络进行互联网接入。
毫米波频率电路设计从选择正确的PCB材料开始，尤其需要了解PCB材料的各种参数会对毫米波频率性能产生怎么样的影响。某些电路材料参数（例如介电常数Dk）的变化会随着工作频率的增加而对性能产生较大的影响。例如，信号功耗是毫米波频率重要的衡量指标，它要求电路设计人员尽可能地最大程度减少电路中的损耗。这从PCB材料的选择就要开始考虑，因为不适用于毫米波频率的PCB材料可能会在超出其预期工作频率范围时导致过大的信号损耗。
降低PCB材料信号损耗的原因主要有以下三种：辐射损耗，介电损耗和导体损耗。通过EM能量辐射的损耗很大程度上取决于电路的架构，所以对于那些本来就具有辐射能量趋势的电路，即使是采用最低损耗的PCB材料也无法降低其损耗。
正确选择PCB材料有助于最小化毫米波频率下的介质和导体损耗。电路材料的介电损耗与其耗散因数（Df）或损耗角正切密切相关，它会随着频率的增加而增加。通过选择具有低Df值的线路板材料，通常情况下可以最小化毫米波电路的介质损耗。
控制导体损耗
在毫米波频率下只考虑材料的低导体损耗特性是远远不够的，因为导体损耗由许多其它因素共同决定，包括表面粗糙度和表面处理工艺方式。顾名思义，毫米波信号具有非常小的波长，线路板材料中的微小机械变化都可能对小波长的信号产生显著影响。铜表面粗糙度的增加会增加诸如微带传输线之类的导体损耗，并且减慢通过它传播信号的相速度。在微带线中，信号通过电介质材料和电路材料周围的空气，沿着导体传播，因此导体与介电材料界面处的粗糙度将影响导体损耗。损耗量取决于频率：当传播信号的趋肤深度小于铜表面粗糙度时损耗最大。这种情况也会降低传播信号的相位响应。
在毫米波频率下铜表面粗糙度对损耗的影响变得更明显，例如，采用罗杰斯公司的5mil厚的RT/duroid®6002线路板材料，选取不同类型铜导体及表面粗糙度的两个电路，在77GHz频率下进行对比实验。两种材料分别为：均方根（RMS）为0.3μm表面粗糙度的压延铜线路板材料，以及1.8μm表面粗糙度的电解（ED）铜导体线路板材料，使用前者加工的电路的导体损耗明显低于后者。
另外，铜表面粗糙度对导体损耗的影响也取决于PCB材料的厚度：薄的电路比厚的电路更易受影响。
毫米波频率下小波长信号传播也可能受到PCB表面处理工艺方式的影响。大多数表面处理材料的导电性能比铜要低，将它们镀到铜导体表面会增加导体的损耗，且随着频率增加损耗会增加。化学镍金工艺（ENIG）是常用的PCB铜导体表面处理工艺；不幸的是，镍的电导率约为铜的三分之一。结果，ENIG增加了导体的损耗，使总的损耗值增加。
环境影响
环境条件也会影响PCB材料的损耗，这种影响在毫米波频率下更加明显。与早期的无线网络相比，常见的5G网络场景使用了许多小型无线基站，部分原因是预期用户数量的增加，同时毫米波频率的传播距离比低频载波的传播距离更短。如果5G基站不能够处于可控的环境下，则其电路性能可能会随着所处环境变化而发生变化，例如受到高相对湿度（RH）影响。吸水可以显著增加PCB材料的损耗，并且在高RH条件下，具有高吸湿率的线路板材料的损耗将极大地受到影响。
在两个不同的工作环境下，对罗杰斯公司的5mil厚的RO3003™线路板材料进行对比测试，来显示毫米波频率下的损耗会随RH变化情况：将一个电路保持在室温，另一个电路在+85℃和85％RH下进行72小时的连续测试。在79GHz时，测试室温下损耗比高湿高温环境下的损耗约小0.1dB/inch。针对不同的供应商的另外一种热固性线路板材料进行的测试显示，79GHz频率下，其电路损耗增加加相当显著。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 4
本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！
评论
全部评论（4）
-
![]()
![]()
用户51668538 Lv4. 资深工程师 2018-08-29学习 -
![]()
![]()
游来游去 Lv8. 研究员 2018-07-04学习 -
![]()
![]()
用户51668538 Lv4. 资深工程师 2018-06-21学习 了 -
![]()
用户18396822 Lv8 2018-01-22收藏了
相关推荐
【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。
【产品】介电常数4.38的Kappa™438层压板，更高可靠性的FR-4替代材料
Rogers 推出了Kappa™438层压板具有UL 94 V-0阻燃等级，严格的Dk和厚度公差控制，热导率0.64W/mK°（80℃）
损耗系数仅为0.0037，半导体微波炉PCB材料的最佳选择
LDMOS功放管替代了磁控管，掀起了一场传统微波炉到半导体微波炉的革命。LDMOS功放管发射功率较大，对 PCB板提出了更高的要求，罗杰斯推出的碳氢化合物陶瓷层压板RO4350B，介电常数3.48，损耗因子0.0037，是PCB材料的最佳选择。
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分享毫米波雷达设计中需考虑的PCB材料的基本特性精选问答
为了帮助客户了解与汽车和工业PCB雷达应用相关的关键要素，罗杰斯公司在线上技术讲座中与大家充分交流了「毫米波雷达设计中需考虑的PCB材料的基本特性」的话题，本文也将大家共同关心的问题整理成精选问答，供您参考。
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。
【经验】 材料Dk及Df测试方法综述
确定电路材料的Dk和Df的测试方法多种多样，比如IPC有12种确定材料Dk的测试方法，行业组织、大学或企业也有各自的测试方法。归根结底，没有一种测试方法是完美的。Rogers将概述电路PCB材料的测试方法，以及介绍一些常用的确定Dk和Df的测试方法。
【经验】不同Dk测试方法会产生不同Dk值，帮助设计人员在毫米波电路中选择更适合的PCB材料
无论是用指定某一款PCB材料或者已知PCB材料进行电路设计，或者是用材料的Dk值进行仿真，对设计工程师来说，介电常数（Dk或相对介电常数）都是一个重要的起点。尤其是在较高的毫米波频率下，波长较短，电路尺寸必须非常精确，介质基板的Dk，电路材料的Dk准确性可能直接影响原型设计是否成功。
如何使用PCB材料的设计Dk（介电常数）
介电常数Dk是印刷电路板材最重要的参数之一，电路设计者依靠它来确定微带电路的阻抗和物理尺寸。
【经验】如何解决表征PCB材料特性的不同测试电路的差异？
高频电路材料的电气特性可以有许多不同的方式来表征。例如，有些方法是采用夹具对原介质材料直接进行表征，而有些则是采用电路形式来进行。材料数据手册中的Dk和Df通常是采用夹具的方式得到的结果。然而，当比较电路测试的结果时，有时发现利用夹具测试法得到的Dk结果与利用电路法得到的Dk结果不同。
【选型】如何为Ku波段卫星通信设备选择合适的PCB材料
罗杰斯公司针对Ku频段的卫星通信应用，提供高性价比RO4350B和高性能RO3003两种PCB材料解决方案。RO3003适用于性能要求较高的国防和航天级的Ku波段卫星通信应用；RO4350B可用于对成本要求较高的民用级Ku波段卫星通信设备。
pcb主要材质有哪些？包含哪些元素？它们的CAS号是多少
ROGERS公司的PCB板材主要材质有PTFE、陶瓷、玻璃布、碳氢化合物（树脂）、铜箔，主要元素有C、H、O、Si、Al、Cu等，CAS号比较容易查询到，板材与半固化片选型资料：【选型】Rogers（罗杰斯） 高频印刷线路板材料选型指南
【技术】影响微带贴片天线性能的因素
微带贴片天线及其阵列可能见得不多但却是应用最广泛的天线形式。它们结构简单，通过介质、介质上层的金属导体贴片以及地平面即可形成。甚至，中间的介质也可以是空气的结构。较为典型的微带贴片天线是制作在印刷电路板(PCB)上。
如何实现高频信号在PCB上的有效传输？
信号可以在许多不同种类的同轴连接器和不同类型的PCB板材中传播，连接处的适当处理可以形成无缝的转换！
电子商城
品牌：ROGERS
品类：Circuit Materials
价格：￥2,479.9453
现货： 760
品牌：ROGERS
品类：High Frequency Laminates
价格：￥15,838.9424
现货： 11
品牌：ROGERS
品类：High Frequency Circuit Materials
价格：￥550.8681
现货： 6,215
品牌：ROGERS
品类：High Frequency Laminates
价格：￥2,617.4106
现货： 3,022
品牌：ROGERS
品类：Antenna Grade Laminates
价格：￥2,989.4355
现货： 429
品牌：ROGERS
品类：Liquid Crystalline Polymer Circuit Material
价格：￥1,485.0299
现货： 253
品牌：ROGERS
品类：Antenna Grade Laminates
价格：￥2,571.9097
现货： 250
品牌：ROGERS
品类：PTFE/Woven Fiberglass Laminates
价格：￥16,030.1502
现货： 201
服务
可定制插座连接器的间距1.25mm~2.54mm；列数：单列/双列/三列/四列；端子类型：直焊针、直角焊针、表面贴装式、无焊柔性针压接、绕接、载体.；镀层、车针长度/直径、连接针长度等参数可按需定制。
最小起订量： 1 提交需求>
加工尺寸范围2~15英寸，产品有效加工尺寸：半断加工：2MM*600MM*900MM；全断加工：30MM*1600MM*2500MM；
最小起订量： 1000pcs 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论