毫米波天线在运用中的技术要求

2017-09-08 15:06:35      点击:

  毫米波天线和共面波导传输线技术在mmWPCB设计中都有使用到。越来越多的设计师使用基板集成波导(SIW),这一点之前在MiWaveS的电路中也应用过。通过给接地平面加上一块顶部金属并在两侧使用镀通孔作为栅栏,SIW会在电介质内形成矩形波导。和毫米波天线及共面波导相比,SIW的优点在于损耗更低,虽然在毫米波中介电损耗通常要低于导体损耗。过孔栅栏要足够密,这样才能在波导和基板之间防止漏磁和信号损失。很多传统的波导元件都可以通过SIW技术实现,例如功率分配器、信号耦合器、滤波器和天线。这种元件的性能类似于传统的充气波导管性能,和微带线及共面波导相比,它的辐射泄漏和干扰更低。

 

  原材料选择的一个明确要求就是要将损耗最小化(介电损耗,导体损耗)。MiWaveS使用了几种低损耗材料,在一些情况下还混合使用了FR-4来制造混合电介质多层结构(出于对长期成本的考虑,FR-4基础层在此用来满足设计的数字功能)。但液晶聚合物(LCP)——一种低损耗热塑性材料——在最开始被用来实现mmW功能。LCP是实现mmW多层PCB结构的优秀备选材料;在频率范围内其介电常数稳定,吸湿性弱,并且损耗相对较低。RogersCorporation公司推出了一款无纺布基覆铜层压板和与之匹配的粘结层[3]。这种层压板和粘结层的组合能将设计流程简化,因为它给同质介电性能提供了机会。该组合在机械方面的优势是可能会最大化MLB的平面性(平坦性)。从制造角度来看,(使用LCP的)挑战是要应对材料变化的问题:

 

  一般来说,mmWMLB介质相对较薄。在传输中,介质间距(信号到地平面)由波长决定。MiWaveS使用的是100μm厚的层压板和粘结层。没有使用玻纤布进行加固的纤薄基板组合对尺寸稳定性有负面影响。因为内层结构会在加工过程中发生尺寸变化(蚀刻等等)。一般情况下,它们在X平面和Y平面都会收缩;金属的保留程度定然会对收缩程度产生影响。

 

  热塑性材料会在热偏移过程中被软化,多层板层压结构会进一步引起机械变形(往往是局部的)。

 

  在外层加工过程中会出现进一步的尺寸变化。

 

  因为钻孔/电镀元件位置和印制位置的对准至关重要(一些mmW设计需要±20µm的位置精度),我们有必要收集CAM数据中精确的X/Y测量数据和对准的尺寸变化。在外层结构的形成过程中,必须要重复测量和校正。这样一来,尺寸变化必然会在多层板(MLB)的整个制造过程中进行测量和校正。经验表明,虽然对CAM数据进行了精调,但LCP材质的多层板还是会出现个别的尺寸稳定性变化。例如,在空腔形成时,后台加工必须使用局部光学目标(基准点)来满足位置精度需求。激光计量和激光直接成像(LDI)是必备能力。

 

  相关电路要求和电镀和表面处理的需求,由于篇幅原因有部分缩减,可点击阅读原文查看。

 

  只要制造能力可以满足位置精度、特征公差和表面处理的需求,PCB技术就可以达到mmW电路的工程要求。

 

  

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