一般從以下幾方面選擇高頻PCB板材：低介電常數，低損耗因子，頻率和溫度穩定性，以及成本（物料成本，設計-測試-制造成本）。蘇州PCB電路板SMT貼片廠家13328056922昆山精鼎電子PCBROGERS公司生產的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RO4350B采用標準的環氧樹脂/ 玻璃（FR-4）加工工藝進行加工，因此還具有低廉的線路加工成本。可以說，RO4350B達到了成本和高頻性能的最優化，是最具性價比的低損耗高頻板材。為了更好的實現設計要求，在設計微帶陣列天線時研究了基于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、介質損耗、表面波損耗和輻射損耗，其中以導體損耗和介質損耗為主。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損耗要大得多，當工作頻率上升到24GHz，介質損耗超過導體損耗。

RO4350B板材厚度為20mil的，HFSS計算的不同長度微帶線插損情況。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。

減小微帶線插損措施

1）合理選擇板厚、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厚度的增加而減小，而介質損耗基本不變。原因是介質基板越厚，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，需要對天線區域進行阻焊開窗。

2）優選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。RO4350B提供了可電解銅箔（ED）和低粗糙度反轉處理銅箔（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%。

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，其中鎳屬于鐵磁性材料，其磁介電常數為600。根據趨膚深度計算公式，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。

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

蘇州PCB電路板SMT貼片廠家13328056922昆山精鼎電子PCB使用羅杰斯電路板RogersRO4350B成功設計了一系列24GHz微帶陣列天線，均已應用于公司上市產品，故對其應用進行一些設計技巧的總結。

昆山精鼎電子是一家專注上海蘇州昆山PCB電路板制作、蘇州SMT貼片焊接、昆山PCBA線路板組裝調試以及元器件采購經驗超過10年的民族企業，PCBA工廠擁有強大的PCB工程團隊和專業的電子元器件采購團隊，歡迎各電子行業朋友來電詳詢：13328056922，PCB網站 m.365068.cn

厚度選擇

厚度主要根據微帶天線工作帶寬、饋電網絡設計和天線效率三個因素來選擇。

1、PCB厚度影響微帶天線的阻抗帶寬。 PCB厚度越小，陣列尺寸越大，微帶天線的工作帶寬越小。

2、介質的厚度影響微帶線的導體損耗，進而影響微波射頻天線的效率。基于以上因素，筆者的設計經驗是，小陣列選擇10mil或20mil厚度，大陣列選擇20mil厚度，微波射頻板選擇10mil厚度。

3、PCB的厚度決定了微帶線在饋電網絡阻抗變化段的線寬。對于RO4350B板，厚度為20mil，50Ω和100Ω微帶線的線寬分別為1.13mm和0.27mm，對應的微帶天線在24GHz的諧振長度約為3mm。如果饋電網絡中微帶轉換段的阻抗過小或過大，都會造成微帶天線 線太寬或太窄，微帶天線的線太寬，容易造成結構干擾。如果微帶天線的線路太窄，會造成加工困難。

天線類型

微帶陣列天線按饋電方式分為并聯饋電陣列和串聯饋電陣列。并聯饋電陣列饋線更長，導致饋線網絡中的損耗更大。對于大規模陣列，天線效率往往是有限的，因此一般選擇布線更簡單的串聯饋電陣列。串聯饋電陣列是諧振天線，其工作帶寬比并聯饋電陣列小，但串聯饋電結構更容易實現加權激勵。作者設計的不同尺度的串聯饋電微帶陣列天線。它們都使用20mil 厚的RO4350B。隨著陣列尺寸變大，阻抗帶寬逐漸減小。帶寬為1.2GHz，16個陣元時帶寬為1.2GHz，而324個陣元時帶寬僅為0.75GHz。通常使用連續波系統的24GHz雷達頻率調制帶寬小于250MHz，因此串聯饋電陣列的阻抗帶寬可以滿足大部分系統設計要求。

天線與射頻芯片的互連

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目前，國內外芯片廠商已經在市場上量產了24GHz射頻芯片。在零中頻雷達架構中，射頻芯片的引腳直接連接到微帶收發器天線端口。采用天線電路板（高頻板）+多層FR4+微波射頻板（高頻板）時，天線與射頻芯片之間通過金屬化過孔實現互連。在24GHz頻段，長度大于1mm的金屬化過孔引入的不連續性會非常明顯。解決方法是在金屬化過孔周圍增加幾個對稱的金屬化接地過孔，形成類似同軸的傳輸結構。當天線和射頻芯片位于PCB電路板的同一側時，射頻芯片和收發天線通過微帶線或共面波導直接連接。這種設計可以最大限度地減少傳輸線的插入損耗。

低副瓣設計

方向圖的副瓣電平是陣列天線的重要設計指標。低副瓣設計可以減少雷達主波束外的環境干擾。它的功能相當于一個空間過濾，對提高雷達信噪比非常有效。 均勻分布陣列天線的副瓣電平大于-13dB。 為了獲得較低的副瓣，饋入每個陣元的功率通過饋電網絡形成一定的低副瓣加權分布。 常用的等相位不等幅低副瓣加權分布方法包括Chebyshev布和Taylor分布。 根據旁瓣電平和陣元數，很容易合成出理想的加權分布。 剩下的工作就是反復優化饋電網絡，使饋入每個陣元的功率接近理想分布。