RO4350B的介電常數(shù)穩(wěn)定性比較高，標(biāo)準(zhǔn)值采用10GHz頻率下測(cè)試值為3.48，隨頻率升高介電常數(shù)會(huì)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PCB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(shè)計(jì)-測(cè)試-制造成本）。ROGERS公司生產(chǎn)的RO4350B為碳?xì)錁渲疤沾商盍蠈訅喊搴桶牍袒牡蛽p耗材料，具有出色的高頻性能（一般可以應(yīng)用于30GHz以下）。由于RO4350B采用標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)氧樹脂/ 玻璃（FR-4）加工工藝進(jìn)行加工，因此還具有低廉的線路加工成本。可以說，RO4350B達(dá)到了成本和高頻性能的最優(yōu)化，是最具性價(jià)比的低損耗高頻板材。為了更好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，筆者在設(shè)計(jì)微帶陣列天線時(shí)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(dǎo)體損耗、介質(zhì)損耗、表面波損耗和輻射損耗，其中以導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗為主。趨膚效應(yīng)使得微帶線上的高頻電流集中于導(dǎo)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(yuǎn)大于低頻情況。當(dāng)工作在10GHz以下時(shí)，微帶線的導(dǎo)體損耗比介質(zhì)損耗要大得多，當(dāng)工作頻率上升到24GHz，介質(zhì)損耗超過導(dǎo)體損耗。

圖1為HFSS計(jì)算的不同長(zhǎng)度微帶線插損情況，介質(zhì)基板均是厚度為20mil的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(duì)比，表1為MWI2016計(jì)算的微帶線插入損耗情況，從中可以看出相同條件下MWI計(jì)算值為24.4dB，其中介質(zhì)損耗值接近，但是導(dǎo)體損耗值差了7dB。差異原因是HFSS模型中沒有考慮導(dǎo)帶和接地板的表面粗糙度。微帶線插入損耗的HFSS計(jì)算結(jié)果如下圖：

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(dǎo)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(dǎo)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(huì)使微帶線插損增加。因此在設(shè)計(jì)24GHz微帶天線時(shí)，需要對(duì)天線區(qū)域進(jìn)行阻焊開窗。微帶線插入損耗的MWI2016計(jì)算結(jié)果如下圖：

2）優(yōu)選LoPro銅箔
導(dǎo)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(dǎo)體損耗越小。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(dá)到0.4um，因此能有效減少導(dǎo)體損耗。圖2顯示了這兩種銅箔的微帶線插損對(duì)比，介質(zhì)基板厚度均為0.1mm。從圖中可以看出，24GHz時(shí)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(dǎo)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(jì)算公式，鎳的趨膚深度要比其他金屬小一個(gè)量級(jí)，因此鎳的表面電阻要比其他金屬大幾十倍，導(dǎo)致鎳金工藝的導(dǎo)體損耗要遠(yuǎn)大于其他工藝。圖3是對(duì)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(yù)見，這個(gè)差值在24GHz時(shí)會(huì)更大。不同金屬的電導(dǎo)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?cè)诶肦O4350B介質(zhì)基板設(shè)計(jì)24GHz微帶天線或者微帶電路時(shí)，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 RO4000和RO3000系列的大部分板材。