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如何为各大热门频段PCB线路板应用选取最合适的板材
2020-09-23
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180多年以来,罗杰斯一直专注于材料工艺,拥有60多年航天航空军用产品的设计经验,以及30年雷达领域的实力积累,能够满足未来5G及各大热门频段应用的技术需求,为客户带来更好的产品。针对设计工程师经常遇到的选型方面的困惑,罗杰斯技术大咖们根据不同频段的应用需求分享了以下PCB选型要诀。

 

4G应用往往要求天线材料具备良好的无源互调性能,以及低成本、轻质地、刚性的特点。罗杰斯推出的JXR系列天线级层压板拥有优秀的机械和电气性能,质地轻,具较低的PIM值;且X和Y轴方向的热膨胀系数(CTE)与铜箔相似,支持多层板压合,尤适于基站、RFID、AAS及其他需要功放的天线系统。弥补了由于PFTE材料难以进行多层板加工且成本昂贵不被采用而造成的多层板天线的空白。

 

6G至40G频段的应用则更加注重损耗和无源互调两个指标,普遍采用多层板。例如MAX MIMO应用,罗杰斯推荐介电常数为3.0的低损耗PTFE材料 。当然,28G至30G的汽车雷达应用也不例外,偏于低插损板材,其中热固型RO4000系列材料已有成功的使用先例。RO4000材料拥有微波射频电路、匹配网络以及特定阻抗传输线的设计者所需要的特性,介电常数在2.55至6.15之间,且有符合UL 94V-0防火等级的版本,达到了成本和射频/微波性能的最优化。

 

高频板材料

而60G以上的天线应用一定要考虑铜箔的选择,以压延铜为优;在进行板材选型时要求低损耗,越低越好,以PTFE板材为首选,如随机玻纤支撑的层压板,或者添加了陶瓷填料的PTFE复合材料RO3003系列;但DiClad 880及其他热固型树脂材料由于随机玻纤的胀缩值比较大,不适合做多层板设计,RO3003系列却相反且同样适用于80G应用。

 

当应用频段提升到100G以上,罗杰斯技术专家指出:“在进行高频测试时,一定要注意信号注入部分的阻抗匹配,因为信号线上任何一个阻抗带来的反射都会严重影响到高频测试的结果;并且最好选择规定频段内的连接器,做好电路测试的细节包括孔间距,因为这些事项的疏忽很容易造成错误的测量结果。”

 

未来通信领域的主流技术及趋势
目前2G、3G网络已在全球全面普及,未来五六年4G网络的演进趋势会更加强劲。另一方面,物联网催生了5G技术萌芽,载波聚合和多输入多输出(MIMO)作为两大主流技术亦备受关注。随着网络的升级,有源天线系统(AAS)和多输入多输出系统会越来越多,天线将朝着多频段、多波数、多端口的方向发展,同时也意味着更多的机遇和挑战。值得关注的是,有源天线系统本身功能繁多,性能优异却复杂,成本一直居高不下,阻碍了其广泛部署。对此,罗杰斯公司表示将致力于降低有源天线系统的成本,打破这个怪圈。

 

“近年来,视频移动数据的大量消耗导致WIFI天线数据大幅增长,至2020年,IOT网络将在全球得到更加广泛的使用,并进一步推动天线无线网络的应用。而其中超过70%的应用都将在室内发生,这些应用会带来一定的影响。”罗杰斯高级业务发展经理Art Aguayo讲到,“未来的室内WIFI将采用更多的小站或室内站,然后再做室外覆盖。”如今,微蜂窝已被主要用于建筑物内解决手机信号差的问题,当5G数据时代来临,现有手机基站之间的空白地带将会部署数百个微蜂窝接入点,中国移动的基站布局就是个例子。

 

随着越来越多MIMO天线的出现,人们对于低成本方案更加关注,玻纤布增强型的PTFE板材可谓首选。普遍采用多层板,且对功放结合及导热性能有着更高要求的有源天线系统设计者则会热衷于选取热固型板材。而当室外WIFI逐渐被用于分流语音业务,兼具FR4基本性能和RF功能的板材需求量必将随着水涨船高。

 

板材规格

结语
下一代移动通讯技术5G正迎来爆发前夜,新的频段也在不断增加……不久的将来,物联网和智能系统将推动更大的先进工程材料需求。罗杰斯作为全球高频板材领域的领导者已蓄势待发,借助多年的天线材料制造工艺和“军转民用”的先进技术优势,带来了更全面、更高性能的材料解决方案,邀您共拓未来通信领域,并在新的移动通讯时代抢先拿下商机!