Какие подложки печатных плат обычно используются при проектировании антенн?

При проектировании антенн обычно используются несколько типов подложек печатных плат, каждый из которых отличается своими диэлектрическими свойствами, производственными процессами и областью применения:

FR-4

FR-4 — это экономичный материал, обладающий хорошей механической прочностью и изоляционными характеристиками, с типичной диэлектрической проницаемостью (Dk) от 4.0 до 4.5. Он широко используется для изготовления антенн в беспроводных устройствах связи общего назначения, таких как антенны Bluetooth и Wi-Fi ближнего радиуса действия. FR-4 особенно подходит для приложений, где стоимость имеет значение, а требования к производительности умеренные.

Роджерс

Материалы Rogers обладают низкой диэлектрической проницаемостью и низким коэффициентом рассеяния, что способствует снижению потерь при передаче сигнала. Различные серии Rogers обладают диэлектрической проницаемостью от 2.2 до 10, что соответствует различным требованиям. Они широко используются в высокочастотных антеннах, таких как антенны миллиметрового диапазона, антенны спутниковой связи и другие беспроводные системы, требующие высокого качества сигнала. К типичным моделям относятся Rogers 5880, Rogers 3003, Rogers 4350B и серия Rogers 5880LZ с низкой диэлектрической проницаемостью.

Таконик

Подложки Taconic также обладают низкой диэлектрической проницаемостью, что помогает уменьшить задержку и искажение сигнала, что делает их подходящими для высокочастотных приложений. Диэлектрическая проницаемость различных моделей варьируется, обычно от 2 до 5, что делает их идеальными для миллиметровых волн и других высокочастотных сценариев. Среди известных моделей — TLY-5, изготовленная из очень лёгкой стеклоткани, обладающая такими преимуществами, как размерная стабильность, низкий коэффициент рассеяния, низкое влагопоглощение, высокая прочность меди на отрыв и стабильная диэлектрическая проницаемость. TLY-5 часто используется в автомобильных радарах, спутниковой/сотовой связи, усилителях мощности, малошумящих блоках (LNB), малошумящих усилителях (LNA), малошумящих цепях (LNC) и в таких диапазонах частот, как Ka, E и W. RF-35™ — ещё одна популярная модель для различных высокочастотных конструкций.

Субстраты из ПТФЭ (политетрафторэтилена)

Материалы ПТФЭ обладают стабильной диэлектрической проницаемостью, обычно от 2.0 до 3.0, и чрезвычайно низкими потерями, что делает их пригодными для передачи высокочастотных сигналов. ПТФЭ широко используется в высокоточных и производительных антеннах, таких как радиолокационные антенны, аэрокосмические антенны и другие высокочастотные радиочастотные схемы.

Керамические субстраты

Эти подложки позволяют регулировать диэлектрическую проницаемость, изменяя соотношение керамического наполнителя. Они обладают более высокой механической прочностью и термостойкостью и могут способствовать снижению затрат при сохранении хороших радиочастотных характеристик. Подложки с керамическим наполнителем широко используются в конструкциях антенн среднего и высокого диапазона частот, таких как антенны связи 5G, и подходят для миниатюрных антенн, где необходимо обеспечить соблюдение определенных требований к размерам и характеристикам.

Ванглинг-субстраты

Wangling — это китайский бренд, предлагающий распространённые ламинаты из стеклоткани ПТФЭ с медным покрытием, такие как серии F4BM и F4BME, а также ламинаты из стеклоткани ПТФЭ с керамическим наполнителем и медным покрытием, такие как F4BTM и F4BTME. Серия композитных диэлектрических подложек (TP, TF) компании предлагает диэлектрическую проницаемость в диапазоне от 3.0 до 25, низкие потери на рассеивание и малый тепловой дрейф. Важно отметить: при первом использовании материалов Wangling производителями печатных плат могут возникнуть некоторые технологические проблемы, связанные с незнанием технологии.

Важные замечания по моделированию и проектированию:

lТолщина платы, как правило, должна быть кратна примерно 0.254 мм. Избегайте установки нестандартной толщины, например, 0.4 мм, так как соответствующие печатные платы могут быть недоступны для производства и проверки.

lДля досок толщиной более 1.5 мм рассмотрите возможность использования отечественных материалов Wangling.

lПри проектировании многослойных плат особое внимание следует уделять коэффициенту теплового расширения (КТР) подложки по оси Z (измеряемому в ppm/°C). Как правило, подложки с более низкой диэлектрической проницаемостью имеют более высокий КТР по оси Z, что может привести к проблемам при производстве в сочетании с другими материалами. Для многослойных конструкций лучше использовать подложки с более высоким коэффициентом теплового расширения (Dk) и более низким КТР, чтобы снизить уровень дефектов.

Типы медной фольги: рулонная и электролитическая

На частотах миллиметровых волн шероховатость поверхности медной фольги существенно влияет на потери в проводниках линий передачи. В зависимости от технологии производства и эксплуатационных характеристик медная фольга для печатных плат подразделяется на два типа: прокатанная отожжённая (RA) и электролитическая (ED).

Прокатная отожженная (RA) медная фольга

Фольга RA, получаемая методом непрерывной прокатки и прессования слитков чистой меди, имеет очень гладкую поверхность и крайне низкую шероховатость, что обеспечивает отличную проводимость. Она особенно подходит для передачи высокочастотных сигналов. Однако фольга RA, как правило, более дорогая и имеет определённые ограничения по толщине.

Электролитическая медная фольга (ЭД)

Медная фольга с электроосаждением (ED) производится методом гальванического осаждения, в результате чего получается двухсторонняя: гладкая и шероховатая. Шероховатая сторона обеспечивает сцепление фольги с подложкой, а гладкая используется для гальванизации или травления. Медная фольга с электроосаждением (ED) более доступна по цене и имеет более широкий диапазон толщин. Однако её более высокая шероховатость поверхности приводит к повышенным потерям в проводнике, что делает её менее подходящей для высокочастотных применений.

Отказ от ответственности: Эта статья взята из интернета и представляет собой исключительно личное мнение автора. Она не отражает точку зрения Kinghelm или отрасли в целом. Материал публикуется здесь исключительно в целях распространения и обмена информацией. Мы поддерживаем защиту интеллектуальной собственности — при публикации, пожалуйста, указывайте первоисточник и автора. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления.