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    Rogers高頻板RO4350B的介電常數(shù)穩(wěn)定性比較高，標準值采用10GHz頻率下測試值為3.48，隨頻率升高介電常數(shù)會下降，24GHz頻率下介電常數(shù)相比10GHz頻率下降0.01，為3.47。

    一般從以下幾方面選擇高頻電路板板材：低介電常數(shù)，低損耗因子，頻率和溫度穩(wěn)定性，以及成本（物料成本，設計-測試-制造成本）。ROGERS公司生產(chǎn)的RO4350B為碳氫樹脂及陶瓷填料層壓板和半固化片的低損耗材料，具有出色的高頻性能（一般可以應用于30GHz以下）。由于Rogers高頻板RO4350B采用標準的環(huán)氧樹脂/玻璃（FR-4玻纖板）加工工藝進行加工，因此還具有低廉的線路加工成本?？梢哉f，Rogers高頻板RO4350B達到了成本和高頻性能的最優(yōu)化，是最具性價比的低損耗高頻板材。為了更好的實現(xiàn)設計要求，筆者在設計微帶陣列天線時研究了基于Rogers高頻板RO4350B板材的微帶傳輸線在24GHz的插入損耗。

    微帶線插損分析

    微帶線插損主要包括導體損耗、介質(zhì)損耗、表面波損耗和輻射損耗，其中以導體損耗和介質(zhì)損耗為主。趨膚效應使得微帶線上的高頻電流集中于導帶和接地板與介質(zhì)基板直接接觸的薄層上，等效交流電阻要遠大于低頻情況。當工作在10GHz以下時，微帶線的導體損耗比介質(zhì)損耗要大得多，當工作頻率上升到24GHz，介質(zhì)損耗超過導體損耗。

    圖1為HFSS計算的不同長度微帶線插損情況，介質(zhì)基板均是厚度為20mil的Rogers高頻板RO4350B。從圖中可以看出，微帶線的插損約為17dB/m，其中金屬損耗、介質(zhì)損耗和其它損耗分別為4.47dB/m、11.27dB/m、1.26dB/m。作為對比，表1為MWI2016計算的微帶線插入損耗情況，從中可以看出相同條件下MWI計算值為24.4dB，其中介質(zhì)損耗值接近，但是導體損耗值差了7dB。差異原因是HFSS模型中沒有考慮導帶和接地板的表面粗糙度。微帶線插入損耗的HFSS計算結(jié)果如下圖：

    減小微帶線插損措施

    1、合理選擇高頻電路板板厚、慎用綠油

    由表1可以看出，相同特性阻抗的微帶線，其導體損耗隨著介質(zhì)厚度的增加而減小，而介質(zhì)損耗基本不變。原因是介質(zhì)基板越厚，微帶線寬越窄，高頻電流更加集中，從而導體損耗越大。值得注意的是，綠油介質(zhì)在24GHz的損耗正切角較大，會使微帶線插損增加。因此在設計24GHz微帶天線時，需要對天線區(qū)域進行阻焊開窗。微帶線插入損耗的MWI2016計算結(jié)果如下圖：

    2、優(yōu)選LoPro銅箔

    導帶和接地板銅箔表面粗糙度也是影響微帶線的插損的重要因素。銅箔表面越光滑，導體損耗越小。Rogers高頻板RO4350B提供了可電解銅箔（ED）和低粗糙度反轉(zhuǎn)處理銅箔（LoPro）兩種覆銅類型，其中ED銅箔的表面粗糙度在3um左右，LoPro銅箔可以達到0.4um，因此能有效減少導體損耗。圖2顯示了這兩種銅箔的微帶線插損對比，介質(zhì)基板厚度均為0.1mm。從圖中可以看出，24GHz時LoPro銅箔微帶線的插損比ED銅箔小40%。電解銅和反轉(zhuǎn)銅的插損比較如下圖：

    3、合理選擇表面處理工藝

    表面處理工藝也是影響導體損耗的因素之一。常見的表面處理工藝有四種，分為沉銀、沉金（無鎳金）、鎳金（鎳3-5um,金2.54-7.62um）和沉錫。表2給出了這幾種金屬的電參數(shù)，其中鎳屬于鐵磁性材料，其磁介電常數(shù)為600。根據(jù)趨膚深度計算公式，鎳的趨膚深度要比其他金屬小一個量級，因此鎳的表面電阻要比其他金屬大幾十倍，導致鎳金工藝的導體損耗要遠大于其他工藝。圖3是對比了裸銅、沉銀和鎳金表面處理工藝的插損，基板厚度均為20mil。從圖中可以看出，沉銀工藝和裸銅的插損差不多，但鎳金表面處理后的微帶線插損要大4dB/m（10GHz），可以預見，這個差值在24GHz時會更大。不同金屬的電導率，磁介電常數(shù)和趨膚深度和鎳金工藝和裸銅的插損比較如圖：

    綜上，我們在利用Rogers高頻板RO4350B介質(zhì)基板設計24GHz微帶天線或者微帶電路時，需要根據(jù)性能和成本要求綜合考慮介質(zhì)板厚度、覆銅類型以及表面處理工藝。結(jié)論同樣適用于Rogers高頻板RO4000和Rogers高頻板RO3000系列的大部分板材。