技術(shù)講座視頻 & 精選問答｜如何使毫米波PCB天線性能與仿真設(shè)計(jì)模型更加匹配

隨著頻率擴(kuò)展到毫米波頻段(mmWave)，往往仿真模型的設(shè)計(jì)結(jié)果與實(shí)際電路測量之間的數(shù)據(jù)較難一致?；谶@一難題，羅杰斯公司在技術(shù)講座中與大家充分交流了「如何使毫米波PCB天線性能與仿真設(shè)計(jì)模型更加匹配」的話題，現(xiàn)為大家推送精選問答。

Q：請問40GHz微帶線推薦什么板材？

A：這里更多的得基于您在40GHz下的設(shè)計(jì)和對指標(biāo)的要求，比如對插入損耗的要求。羅杰斯有多種PCB材料，如RO4835?/RO4835T?, RO4835IND, RO4830?, RO3003?和RO3003G2?等均可以用在40GHz甚至更高的頻率的應(yīng)用中。

Q：RO3003G2材料的性能提升主要是基于銅箔的變化嗎？

A：RO3003G2材料是基于RO3003材料基礎(chǔ)上做的優(yōu)化，其在介質(zhì)填料和銅箔均做了優(yōu)化。介質(zhì)填料性能更穩(wěn)定，大小更均一，一致性更高，同時(shí)也使得可以設(shè)計(jì)更小的微孔；銅箔也做了優(yōu)化，采用了更光滑的銅箔。從這些方面提升了材料的一致性和可靠性。

Q：請問Patch天線設(shè)計(jì)依據(jù)上面哪種設(shè)計(jì)Dk測試方式的值來進(jìn)行設(shè)計(jì)？

A：因結(jié)構(gòu)的不同，微帶Patch天線可以以實(shí)際微帶天線測試得到的Dk值進(jìn)行設(shè)計(jì)。以5mil RO3003G2材料為例，如果設(shè)計(jì)77GHz的微帶貼片天線，建議設(shè)計(jì)Dk值使用3.02。

Q：請問具體仿真的時(shí)候，怎么把這種銅箔粗糙度加入仿真？

A：具體仿真時(shí)，可以在軟件模型中設(shè)置將銅箔粗糙度帶入一并進(jìn)行仿真。比如以HFSS為例的話，在將電路銅箔設(shè)置為有限導(dǎo)體邊界，在其中的粗糙度模型中填入相應(yīng)的銅箔參數(shù)即可。

Q：下方展示的電路的損耗跟S參數(shù)有對應(yīng)關(guān)系嗎？是否損耗越大，S參數(shù)也越差？

A：電路的損耗屬于電路的固有特性，受到比如介質(zhì)材料，導(dǎo)體，表面處理等的影響。S參數(shù)是電路性能的一種表現(xiàn)。兩者之間因果關(guān)系不同。但是當(dāng)我們看到電路上的S參數(shù)特別是回波非常差的情況下，其信號更多的被反射，會(huì)造成電路的損耗更大。

Q：RO3003材料與RT/duroid?5880材料相比有什么優(yōu)勢？吸濕性是否有差異？

A：RO3003G2材料的介電常數(shù)是3.0，而RT5880材料的介電常數(shù)是2.1。如果不對比介電常數(shù)的話，RO3003G2在X/Y/Z方向的熱膨脹系數(shù)要小很多，其中X/Y方向RO3003G2的熱膨脹系數(shù)與銅很接近，所以材料自身基本沒有漲縮。而RO3003G2在Z軸方向的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于RT/duroid5880材料，這極大地提高了電鍍孔的可靠性。

RO3003材料是PTFE樹脂混合大量陶瓷填料，而RT5880材料則是接近于純的PTFE樹脂。他們吸水率都很低，差異不大。但RO3003材料因?yàn)樘砑哟罅刻沾商盍?，其介質(zhì)中存在微觀多孔性的現(xiàn)象，它會(huì)吸收一些表面能量低的溶液，如溶劑、酒精等。而RT5880材料不會(huì)有類似的現(xiàn)象。

Q：頻率為35G的應(yīng)用，有高低溫一致性要求，推薦哪種板材？

A：羅杰斯材料在高低溫下均具有較好的性能，我們用TCDk這個(gè)參數(shù)來表征。通常來說，<50ppm/C的TCDk就具有較好的高低溫性能。35GHz的應(yīng)用，可以選擇RO4000系列的材料；如果要求更高，可以選擇更小的TCDk的材料，如RO3003材料，其TCDk值為-3ppm/C。

Q：考慮毫米波段損耗以及膨脹系數(shù)，板材有推薦配套的固化片選型嗎？

A：在毫米波應(yīng)用中推薦使用SpeedWave? 300P和RO4450T?半固化片。兩個(gè)半固化片都是熱固性的材料，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，都具有較好的射頻性能。

Q：鍍金的損耗還沒有裸銅的損耗好？

A：是的。所謂的鍍金，實(shí)際是化學(xué)鎳金，是在銅箔的表面要先鍍一層鎳，再鍍非常薄的一層金層。由于鎳的導(dǎo)電性差，鎳層的存在就會(huì)增大插損，從而導(dǎo)致電路總的插損比裸銅的要差。