СВЧ технология - диэлектрические константы и коэффициенты потерь на пластинах RO4350B под 24GHZ

The dielectric constant of RO4350B is relatively stable. стандартное значение 3.48 at 10GHz. с увеличением частоты будет снижаться диэлектрическая постоянная. в 24GHZ, диэлектрическая постоянная снижена на 0.01 по сравнению с частотой 10GHz, which is 3.47.

Generally, высокочастотный PCBВыбор листов: низкая диэлектрическая постоянная, коэффициент малой потери, frequency and temperature stability, and cost (material cost, design-test-manufacturing cost). Rogers RO4350B - низкоизнашиваемый углеводород и керамический наполнитель тиснения и препрег, with excellent high-frequency performance (generally applicable below 30GHz). Because RO4350B uses standard epoxy resin/glass (FR-4) processing technology for processing, стоимость обработки производственных линий также очень низкая. It can be said that RO4350B has achieved the optimization of cost and high-frequency performance, высокочастотный фильм с наименьшими потерями. для лучшего выполнения требований проектирования, при проектировании миниатюрной решетки изучались потери при вставке в 24 ГГц линии передачи с микрополосой на основе RO4350B.

анализ потерь при вставке микрополос

потери при вставке микрополос включают главным образом потери проводника, диэлектрика, поверхностной волны и излучения, при этом основными потерями являются потери проводника и диэлектрика. поверхностный эффект позволяет концентрировать высокочастотные токи в микрополосе на тонких слоях, которые вступают в непосредственный контакт между полом и подложкой диэлектрика, а эквивалентное сопротивление переменному току намного выше низкой частоты. при работе ниже 10 ГГц потери проводников в микрополосе намного превышают потери в диэлектрике. когда рабочая частота поднимается до 24 ГГц, диэлектрик теряет больше, чем проводник.

На рисунке 1 показаны потери при вставке микрополос различной длины для расчета ГФУ. Все диэлектрические пластины равны RO4350B толщиной 20 мм. Как видно из диаграммы, потери при вставке микрополос составляют около 17 дБ / м, потери металлов, диэлектрика и другие потери соответственно 4,47 дБ / м, 11,27 дБ / м и 1,26дб / м. Для сравнения в таблице 1 показаны потери при вставке микрополос, рассчитанные MWI2016. Следует отметить, что в тех же условиях расчетный показатель MWI составляет 24,4 db. величина диэлектрических потерь близка, но величина потери проводника варьируется в 7дб. Эта разница объясняется тем, что модели ГФУ не учитывают шероховатость поверхности проводов и пола. Ниже приводятся результаты расчетов по ГФУ, в соответствии с которыми микрополосные линии включают потери:

Меры по уменьшению потерь при вставке микрополос

1) разумный выбор толщины листа, осмотрительное использование зеленого масла

Как видно из таблицы 1, потери проводников на линиях микрополос с одинаковыми характеристиками сопротивлений уменьшаются по мере увеличения толщины среды, в то время как потери в диэлектрике остаются в основном неизменными. причина в том, что чем больше толщина диэлектрика, тем более узкая ширина линии микрополос, тем более концентрированный ток высокой частоты, тем больше потери проводника. Следует отметить, что при 24 ГГц в зеленом масле имеются большие углы потерь, что увеличивает потери при вставке микрополос. Поэтому при проектировании миниатюрной антенны 24ггц необходимо открыть в антенной области окно с приваренным фотошаблоном. Результаты вычисления MWI2016 для вставки потерь в микрополосу являются следующими:

2) Preferred LoPro copper foil

шероховатость поверхности электропроводной ленты и медной фольги на полу также является важным фактором, влияющим на потери при вставке микроленты. поверхность медной фольги ровнее, потери проводника меньше. RO4350B обеспечивает два вида медной фольги: электролитическую медную фольгу (ED) и медную фольгу (LoPro) с низкой степенью шероховатости. шероховатость поверхности медной фольги Эд составляет около 3um, а шероховатость поверхности медной фольги LoPro достигает 0,4um, что позволяет эффективно уменьшить потери проводника. На рисунке 2 показано сравнение потерь при вставке этих двух тонких полос медной фольги. толщина фундамента диэлектрика составляет 0,1 мм. Как видно из диаграммы, потери при вставке проволоки из медной фольги "LoPro" под 24GHz на 40% меньше, чем потери при вставке медной фольги "ED". потери при вставке электролитической меди и обратной меди сравниваются следующим образом:

3) Reasonable

технология селективной поверхностной обработки

процесс обработки поверхности также является одним из факторов, влияющих на потерю проводника. существует четыре широко распространенных поверхностных процесса: пропитка серебром, выщелачивание золота (не никеля), никелевое золото (никель 3 - 5 um, золото 2,54 - 7,62um) и выщелачивание олова. В таблице 2 показаны электрические параметры этих металлов. никель является ферромагнитным материалом с удельной магнитной диэлектрической проницаемостью 600. по формуле вычисления глубины кожи глубина скинии никеля в несколько раз меньше, чем у других металлов, и поэтому поверхностное сопротивление никеля в десятки раз больше, чем у других металлов, что приводит к гораздо большим потерям проводников процесса никеля по сравнению с другими процессами. На рисунке 3 сопоставляются потери при вводе в процесс обработки поверхности голой меди, погружения серебра и никеля с толщиной основания в 20 миллиметров. Как видно из диаграммы, потери при вводе в систему серебра аналогичны потерям голой меди, однако потери при вводе в нее микрополосных проводов, обработанных поверхностью никеля, выше на 4 дБ / м (10 ГГц). можно предположить, что разница в 24 ГГц будет выше. очень. Сопоставление удельной электропроводности, магнитных диэлектриков и поверхностных поверхностей различных металлов с потерями при вставке никелевого золота и голой меди, как показано на рисунке:

In summary, когда мы используем RO4350B PCBdielectric substrates to design 24GHz microstrip antennas or microstrip circuits, Мы должны рассмотреть толщину диэлектрика, тип медного покрытия, and the surface treatment process according to the performance and cost requirements. Этот вывод применим и к большинству советов директоров Rogers RO4000and RO3000 series.