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天线设计中的常用PCB板材

发布时间:2025-07-03作者来源:金航标浏览:1176

在天线设计中,常用的 PCB 板材有以下几种:

  • FR-4:成本较低,具有较好的机械强度和绝缘性能,相对介电常数一般在 4.0 - 4.5 之间。适用于一般的无线通信设备天线,如蓝牙、Wi-Fi 等短距离通信天线。对于成本敏感且性能要求不是特别高的应用较为合适。


  • 罗杰斯(Rogers):具有较低的介电常数和损耗角正切,能有效减少信号传输损耗。不同型号的罗杰斯板材介电常数可在 2.2 - 10 之间选择,满足不同设计需求。常用于高频天线设计,如毫米波天线、卫星通信天线等对信号质量要求高的无线通信系统。常见的如Rogers 5880,Rogers 3003,Rogers 4350B等,也有Rogers 5880LZ低介电常数系列。


  • 泰康利(Taconic ):Taconic 板材拥有较低的介电常数,能减少信号传播的延迟和失真,有利于高频信号的传输。不同型号的介电常数有所差异,常见的如一些型号介电常数在 2 - 5 之间,适用于毫米波等高频段的应用。其中,TLY - 5由非常轻的布纹玻璃纤维制成,具有尺寸稳定、低耗散因数、低水分吸收率、高铜剥离强度、均匀一致的介电常数等优点,可用于汽车雷达、卫星 / 蜂窝通信、功率放大器、LNB、LNA、LNC 以及 Ka、E 和 W 波段等应用。RF - 35™也是市场上常见的型号,适用于各种高频应用。


聚四氟乙烯(PTFE)板材:介电常数稳定,通常在 2.0 - 3.0 之间。损耗非常低,适合高频信号传输。常用于高精度、高性能的天线设计,如雷达天线、航天航空领域的天线和高频射频电路。

陶瓷填充板材:可以根据不同的陶瓷填充比例调整介电常数。具有较高的机械强度和耐热性。能在一定程度上降低成本,同时保持较好的性能。适用于中高频天线设计,如 5G 通信天线,对尺寸和性能有特定要求的小型化天线。

旺灵板材:国产板材,常用的类型如聚四氟乙烯玻纤布覆铜板系列F4BM、F4BME,聚四氟乙烯玻纤布陶瓷填充覆铜板系列F4BTM、F4BTME。除此之外,复合介质基片系列TP、TF的介电常数可控制在3.0~25,且具有低正切损耗、低温飘的特性。需要注意的是,PCB板厂采用旺灵板材加工时,可能会因为之前没接做过类似的板材,而出现一定的工艺问题。

在仿真设计时,我们需要注意:

  • 板子的厚度大致为0.254的整数倍,不要自己随便设置一个0.4mm的,可能就找不到对应厚度的PCB板进行加工验证了。

  • 对于超过1.5mm的板子,可以考虑用国产的旺灵板材,

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  • 加工多层板时需要注意板材的Z向热膨胀系数ppm/ºC。一般来讲,介电常数低的板材,这个热膨胀系数会大一些,不同Z向热膨胀系数的板材做成多层板,可能会出现加工问题和不良率现象等。多层板设计时尽量采用热膨胀系数低一点的高介电常数基材。


  • 在毫米波频段,基板表面铜箔的粗糙度比较影响传输线的导体损耗,根据制造工艺和性能,可将PCB铜箔划分为压延铜箔(RA)和电解铜箔(ED)两类。

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  • 压延铜箔是以纯铜坯料为原料,经连续碾压压缩工艺制成的金属材料。其显著特点是表面光滑平整、粗糙度极低,同时具备优异的导电性能,尤其适合高频信号的传输场景。不过,该材料也存在一定局限性,一方面生产成本相对较高,另一方面厚度范围受到一定限制。

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  • 电解铜箔的制备则采用电解沉积工艺,在铜板表面进行加工成型。其外观呈现出两面不同的特性:一面光滑,一面粗糙。其中粗糙面主要用于与基板粘合固定,光滑面则可进行电镀或蚀刻等后续处理。这种铜箔的优势在于成本较为低廉,且厚度覆盖范围广泛。但美中不足的是,其表面粗糙度较高,导电性能相对较弱,在高频信号传输领域难以适用。



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