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Constante dieléctrica RO 4350b Estabilidad relativa. El valor estándar es 3.48 a 1.0 GHz. La constante dieléctrica disMinuirá con el auMento de la frecuencia. A 24 GHz, DisMinución de la constante dieléctrica 0.01 en coMparación con la frecuencia de 10 GHz, Cuál es 3.47..
Normalmente, PCB de alta frecuencia La placa se selecciona de la siguiente manera: constante dieléctrica baja, Factor de baja pérdida, Estabilidad de frecuencia y temperatura, Y cost (material cost, design-test-manufacturing cost). Rogers Inc. RO 4350b Es un material de baja pérdida para laminados y preimpregnados de resina de hidrocarburos y relleno cerámico, with excellent high-frequency performance (generally applicable below 30GHz). Porque RO 4350b Uso de resina epoxi estándar/glass (FR-4) processing technology for processing, También tiene un menor costo de procesamiento de la línea de producción. Se puede decir RO 4350b Se realiza la optimización del costo y el rendimiento de alta frecuencia., Es el chip de alta frecuencia de baja pérdida más rentable. Para cumplir mejor los requisitos de diseño, Se estudia la pérdida de inserción de la línea de transmisión MICROSTRIP. RO 4350b Placa delgada de 24 GHz para el diseño de antenas de matriz MICROSTRIP.
Análisis de la pérdida de inserción de la línea MICROSTRIP
La pérdida de inserción de la línea MICROSTRIP incluye principalmente la pérdida del conductor, la pérdida dieléctrica, la pérdida de ondas superficiales y la pérdida de radiación, en la que la pérdida del conductor y la pérdida dieléctrica son las principales pérdidas. El efecto cutáneo hace que la corriente de alta frecuencia en la línea de MICROSTRIP se concentre en la banda guía y la capa delgada de contacto directo entre el suelo y el sustrato dieléctrico, y la resistencia de corriente alterna equivalente es mucho mayor que la de baja frecuencia. Cuando se trabaja por debajo de 10 GHz, la pérdida del conductor de la línea MICROSTRIP es mucho mayor que la pérdida dieléctrica. Cuando la frecuencia de funcionamiento aumenta a 24 GHz, la pérdida dieléctrica supera la pérdida del conductor.
La figura 1 muestra las pérdidas de inserción de las líneas MICROSTRIP de diferente longitud calculadas por el hfss. Todos los sustratos dieléctricos son ro4350b y el espesor es de 20 mils. La pérdida de inserción de la línea MICROSTRIP es de aproximadamente 17 DB / M, la pérdida de metal, la pérdida dieléctrica y otras pérdidas son de 4,47 DB / M, 11.,27 DB / M y 1,26 DB / M, respectivamente. En comparación, la Tabla 1 muestra la pérdida de inserción de la línea MICROSTRIP calculada por MWI 2016. Se puede ver que el valor calculado de MWI es de 24,4 DB en las mismas condiciones. La pérdida dieléctrica es cercana, pero la pérdida del conductor es de 7 DB. La razón de la diferencia es que la rugosidad de la superficie de la banda guía y el suelo no se considera en el modelo hfss. Los resultados del hfss para la pérdida de inserción de la línea MICROSTRIP son los siguientes:
Medidas para reducir la pérdida de inserción de la línea MICROSTRIP
Elija el espesor de la placa razonablemente y use el aceite verde cuidadosamente.
De la Tabla 1 se puede ver que la pérdida del conductor de la línea MICROSTRIP con la misma impedancia característica disminuye con el aumento del espesor del medio, mientras que la pérdida del Medio es casi constante. La razón es que cuanto más grueso es el sustrato dieléctrico, más estrecha es la anchura de la línea MICROSTRIP, más concentrada es la corriente de alta frecuencia y mayor es la pérdida del conductor. Cabe señalar que el medio verde tiene un gran ángulo de corte de pérdidas a 24 GHz, lo que aumentará la pérdida de inserción de la línea MICROSTRIP. Por lo tanto, es necesario abrir una ventana con máscara de soldadura en la región de la antena cuando se diseña una antena MICROSTRIP de 24 GHz. Los resultados del cálculo de la pérdida de inserción de la línea MICROSTRIP mwi2016 son los siguientes:
Lámina de cobre lopro preferida
La rugosidad de la superficie de la banda conductora y la lámina de cobre del suelo es también un factor importante que afecta a la pérdida de inserción de la línea MICROSTRIP. Cuanto más suave es la superficie de la lámina de cobre, menor es la pérdida del conductor. Ro4350b ofrece dos tipos de chapados de cobre: Cobre electrolítico (ed) y cobre de baja rugosidad (lopro). La rugosidad de la superficie de la lámina de cobre ed es de aproximadamente 3 um y la lámina de cobre lopro puede alcanzar 0,4 um, por lo que la pérdida del conductor se puede reducir eficazmente. La figura 2 muestra una comparación de las pérdidas de inserción de las líneas MICROSTRIP entre las dos láminas de cobre. El espesor del sustrato dieléctrico es de 0,1 mm. Como se puede ver en la figura, la pérdida de inserción de la línea MICROSTRIP de cobre lopro a 24 GHz es un 40% menor que la de la lámina de cobre ed. Las pérdidas de inserción de Cobre electrolítico y cobre invertido se comparan de la siguiente manera:
Razonable
Selección del proceso de tratamiento de superficie
El proceso de tratamiento de superficie es también uno de los factores que influyen en la pérdida del conductor. Hay cuatro procesos comunes de tratamiento de superficie, incluyendo inmersión de plata, inmersión de Oro (no níquel - oro), inmersión de níquel - oro (ni 3 - 5um, au 2.54 - 7.62um) y inmersión de estaño. La tabla 2 muestra los parámetros eléctricos de estos metales. El níquel es un material ferromagnético con una constante dieléctrica magnética de 600. De acuerdo con la fórmula de cálculo de la profundidad de la piel, la profundidad de la piel del níquel es un orden de magnitud menor que otros metales, por lo que la resistencia de la superficie del níquel es docenas de veces mayor que otros metales, lo que resulta en una pérdida de conductor mucho mayor que otros procesos. En la figura 3 se comparan las pérdidas de inserción de los procesos de tratamiento de superficies de cobre desnudo, plata y níquel - oro, y el espesor del sustrato es de 20 mils. Se puede ver en la figura que la pérdida de inserción del proceso de inmersión de plata es similar a la del cobre desnudo, pero la pérdida de inserción de la línea MICROSTRIP es mayor 4db / M (10ghz) después del tratamiento de la superficie ni - au. Se prevé que esta diferencia será mayor a 24 GHz. Grande La conductividad eléctrica, la Permitividad magnética y la profundidad de la piel de diferentes metales se comparan con la pérdida de inserción del proceso ni - au y el cobre desnudo, como se muestra en la figura:
En resumen, Cuando usamos Ro4350b PCB dielectric substrates to design 24GHz microstrip antennas or microstrip circuits, Tenemos que considerar el espesor de la placa dieléctrica, Tipos de recubrimientos de cobre, El tratamiento de la superficie se realiza de acuerdo con los requisitos de rendimiento y costo.. Esta conclusión también se aplica a Rogers ro4000 and Serie ro3000.
