【技术】如何使毫米波PCB天线性能与仿真设计模型更加匹配

时间： 2022-12-30 来源：罗杰斯先进电子解决方案公众号

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随着频率扩展到毫米波频段（mmWave），往往仿真模型的设计结果与实际电路测量之间的数据较难一致。基于这一难题，罗杰斯公司在技术讲座中与大家充分交流了「如何使毫米波PCB天线性能与仿真设计模型更加匹配」的话题，本文为大家推送精选问答。

提问Qustions&解答Answers

Q：请问40GHz微带线推荐什么板材？

A：这里更多的得基于您在40GHz下的设计和对指标的要求，比如对插入损耗的要求。罗杰斯有多种PCB材料，如RO4835™/RO4835T™， RO4835IND，RO4830™，RO3003™和RO3003G2™等均可以用在40GHz甚至更高的频率的应用中。

Q：RO3003G2材料的性能提升主要是基于铜箔的变化吗？

A：RO3003G2材料是基于RO3003材料基础上做的优化，其在介质填料和铜箔均做了优化。介质填料性能更稳定，大小更均一，一致性更高，同时也使得可以设计更小的微孔；铜箔也做了优化，采用了更光滑的铜箔。从这些方面提升了材料的一致性和可靠性。

Q：请问Patch天线设计依据上面哪种设计Dk测试方式的值来进行设计？

A：因结构的不同，微带Patch天线可以以实际微带天线测试得到的Dk值进行设计。以5mil RO3003G2材料为例，如果设计77GHz的微带贴片天线，建议设计Dk值使用3.02。

Q：请问具体仿真的时候，怎么把这种铜箔粗糙度加入仿真？

A：具体仿真时，可以在软件模型中设置将铜箔粗糙度带入一并进行仿真。比如以HFSS为例的话，在将电路铜箔设置为有限导体边界，在其中的粗糙度模型中填入相应的铜箔参数即可。

Q：下方展示的电路的损耗跟S参数有对应关系吗?是否损耗越大，S参数也越差？

A：电路的损耗属于电路的固有特性，受到比如介质材料，导体，表面处理等的影响。S参数是电路性能的一种表现。两者之间因果关系不同。但是当我们看到电路上的S参数特别是回波非常差的情况下，其信号更多的被反射，会造成电路的损耗更大。

Q：RO3003材料与RT/duroid®5880材料相比有什么优势?吸湿性是否有差异？

A：RO3003G2材料的介电常数是3.0，而RT5880材料的介电常数是2.1。如果不对比介电常数的话，RO3003G2在X/Y/Z方向的热膨胀系数要小很多，其中X/Y方向RO3003G2的热膨胀系数与铜很接近，所以材料自身基本没有涨缩。而RO3003G2在Z轴方向的热膨胀系数远远低于RT/duroid5880材料，这极大地提高了电镀孔的可靠性。

RO3003材料是PTFE树脂混合大量陶瓷填料，而RT5880材料则是接近于纯的PTFE树脂。他们吸水率都很低，差异不大。但RO3003材料因为添加大量陶瓷填料，其介质中存在微观多孔性的现象，它会吸收一些表面能量低的溶液，如溶剂、酒精等。而RT5880材料不会有类似的现象。

Q：频率为35G的应用，有高低温一致性要求，推荐哪种板材？

A：罗杰斯材料在高低温下均具有较好的性能，我们用TCDk这个参数来表征。通常来说，<50ppm/℃的TCDk就具有较好的高低温性能。35GHz的应用，可以选择RO4000系列的材料;如果要求更高，可以选择更小的TCDk的材料，如RO3003材料，其TCDk值为-3ppm/℃。

Q：考虑毫米波段损耗以及膨胀系数，板材有推荐配套的固化片选型吗？

A：在毫米波应用中推荐使用SpeedWave™ 300P和RO4450T™半固化片。两个半固化片都是热固性的材料，易于加工。SpeedWave 300P材料的Dk是3.00，Df 0.002附近。RO4450T材料的Dk 3.5附近，Df 0.0037，都具有较好的射频性能。

Q：镀金的损耗还没有裸铜的损耗好？

A：是的。所谓的镀金，实际是化学镍金，是在铜箔的表面要先镀一层镍，再镀非常薄的一层金层。由于镍的导电性差，镍层的存在就会增大插损，从而导致电路总的插损比裸铜的要差。

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型号- 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,CLTE™,6010.2LM,TMM®,CLTE-AT™,RT/DUROID 6006,RO4730G3 LOPRO®,RO4003C LOPRO®,RO4534™,XTREMESPEED™R01200M,RO4835T™,6002,RO3210,AD1000™,R03003™,AD350A™,10I,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®,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,RO3000® 系列,RO4000® 系列,RT/DUROID 6202,TC350 PLUS,RO4350B™,6202,RO3010,RT/DUROID 6035HTC,DICLAD® 系列,ISOCLAD® 系列,RO4450F™,AD300D™,CUCLAD® 系列,RT/DUROID 5880,AD350™,AD350,R04450T™,DICLAD 870,6202PR,SPEEDWAVE® 300P,ANTEO™,CLTE-XT,RO3006,RO4830™,TMM 10I,AD1000,5880,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,CLTE 系列™,AD250,6035HTC,AD255,RO4835,RO3003M™,CUCLAD® 217

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ROGERS 半固化片选型表

罗杰斯/ROGERS提供以下技术参数的半固化片选型，超低损耗，介电常数（Dk）：2.28-10.02，正切角损耗（Df）：0.002-11.2，超大尺寸：24inchX36inch 、25.5inchX18inch、48inchX36inch等，超薄介质。

产品型号	品类	厚度(mils)(mm)(μm)	导热系数W/(m·K)	产品系列	正切角损耗（Df）	介电常数（Dk）	尺寸(inch)
3003 BOND PLY 25.5X18 005 R3	半固化片	0.005” (0.13mm)	0.5	RO3003	3	3.00±0.04	25.5X18

选型表 - ROGERS 立即选型

RO4400™ 系列半固化片数据资料表 RO4450B™, RO4450F™，RO4450T™和RO4460G2™半固化片

型号- RO4360G2™,RO4400™,RO4003C,RO4350B,RO4360G2,RO4835T,RO4460G2™,RO4003C™,RO4835™,RO4460G2,RO4000 LOPRO®,RO4400,RO4835T™,RO4450B™,RO4000,RO4350B™,RO4450B,RO4450F™,4450T,RO4450F,4450B,RO4460G,4460G2,RO4450T™,RO4835,4450F,RO4450T

数据手册 - ROGERS - 2018/06/06 PDF 中文下载

Rogers（罗杰斯）高频层压板材料和粘结材料选型指南（英文）

描述- 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.

型号- 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

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