【無線射頻工藝】-5G技術(shù)應(yīng)用中電路材料選擇的考慮

1/15G技術(shù)應(yīng)用中電路材料選擇的考慮隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的日漸豐富，人們對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率以及服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求，第五代（5G）無線移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到快速進(jìn)展。與此同時(shí)，5G也將滲透到其他各種行業(yè)領(lǐng)域，與工業(yè)設(shè)施、醫(yī)療儀器、車聯(lián)網(wǎng)等深度融合，有效滿意工業(yè)、醫(yī)療、交通等行業(yè)的多樣化業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)真正的"萬物互聯(lián)'。

高頻段毫米波在5G通信中具有顯著的優(yōu)勢(shì)，如足夠的帶寬、小型化的天線和設(shè)備、較高的天線增益等。聯(lián)邦通信會(huì)（FCC）規(guī)劃用于5G的4個(gè)高頻段包括3個(gè)授權(quán)頻段（28GHz、37GHz和39GHz頻段）和1個(gè)未授權(quán)頻段（64GHz～71GHz頻段）等，但是查找這些頻段內(nèi)性能卓越且價(jià)格合理的印刷電路板（PCB）材料是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。因此，如何正確理解PCB材料的關(guān)鍵參數(shù)和特性，選取適合于5G技術(shù)應(yīng)用頻段內(nèi)應(yīng)用的PCB材料至關(guān)重要。

損耗

當(dāng)電路設(shè)計(jì)的頻段達(dá)到高頻毫米波頻段，預(yù)估和掌握電路的損耗變得尤為重要。對(duì)于高頻傳輸線及高頻電路，插入損耗主要包括介質(zhì)損耗、導(dǎo)體損耗、輻射損耗和泄露損耗幾個(gè)部分，是各種損耗成分的總和。了解這些成分對(duì)于電路的設(shè)計(jì)是特別有關(guān)心的。然而，高頻PCB材料一般具有較大的體電阻因此RF泄露損耗特別小，可以忽視。

羅杰斯公司開發(fā)的MWI應(yīng)用軟件可以仿真插入損耗的各個(gè)組成成分，該程序可以從羅杰斯主頁(rogerscorp)上下載。它是基于Hammerstad和Jenson提出的微帶傳輸線阻抗和損耗特性描述方法，測(cè)試表明軟件仿真值與實(shí)測(cè)值具有很高的精確?????度。

輻射損耗

從圖1可以看出，在50Ohm阻抗下微帶線總的插入損耗隨電路工作頻率和厚度變化。為避開微帶線消失不想要的模式（很大的輻射損耗），應(yīng)依據(jù)所選DK選擇厚度小于某值的板材。以4350BTM為例，應(yīng)選用1/80自由空間波長(zhǎng)以下的厚度，以達(dá)到可以忽視的輻射損耗。但是薄介質(zhì)由于線寬更窄，場(chǎng)強(qiáng)更高，會(huì)帶來更大的導(dǎo)體損耗，銅箔的粗糙度對(duì)于導(dǎo)體損耗和等效介電常數(shù)的影響也更大。所以在追求更低損耗的應(yīng)用中應(yīng)選用更加光滑的銅箔。這一點(diǎn)我們將在后文賜予介紹。當(dāng)輻射損耗成為一個(gè)設(shè)計(jì)問題而不宜使用微帶線電路時(shí)，GCPW傳輸線可以有效的降低輻射損耗。另一方面，傳輸線的任何阻抗的失配通常都會(huì)伴隨肯定的能量輻射。在射頻微波電路中阻抗失配是很常見的，這和電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)以及材料的Dk和厚度掌握親密相關(guān)。選擇Dk和厚度嚴(yán)格掌握的材料可以將由于材料容差變化引起的失配降至最小，從