射频PCB常用板材介绍

一、常用板材的介电常数和损耗值

二、介电常数Dk和频率的关系

  介电常数 Dk (εᵣ) 通常随频率增加而下降,这是由于材料内部各种极化机制(取向、离子、电子极化)在电场频率超过其各自的弛豫频率时,逐渐无法跟上电场变化而失效所致。这种频率依赖性称为介电色散。理解和精确表征目标工作频率下材料的Dk对于高频电子器件(PCB、天线、滤波器等)的设计和性能至关重要。

在工程实践中,查看材料供应商提供的Dk vs. Frequency曲线图是获取特定材料在工作频段内介电常数特性的最可靠方式。

三、介质损耗角正切 (Df, tanδ) 与频率的关系:

PCB介质的tanδ通常随频率增加而增大,特别是在常用GHz频率范围内。

这种增加源于介电弛豫现象,当电场频率接近材料内部极化机制的固有弛豫频率时损耗最大。

标准FR-4tanδ随频率增长明显且绝对值较高。

高频板材的tanδGHz 范围内通常增长平缓或相对稳定,且绝对值低得多。温度会显著影响tanδ的频率依赖性(升温使弛豫峰移向高频)。

理解特定材料在目标频率和温度下的tanδ行为对设计高性能、高可靠性的高频 PCB 至关重要。

因此,在查阅PCB基板材料的datasheet时,务必关注其tanδ值是在哪个频率和温度下测试的,并了解其在应用频段内的变化趋势。理想的高频材料应在目标频段内具有低且平坦的tanδ曲线。

三、PCB画板总结

 

PCB布局完后,一定得先想好本项目用什么材料的PCB,根据PCB材料仿真计算走线宽度、板材厚度以及PCB层数等关键信息。PCB厚度一定得核实清楚,根据现在的小型化趋势,板材厚度一般不会太厚。各板材不是什么厚度都有,特别是新材料一定要跟厂家确认有这个厚度没。射频宽带信号最好用RO4350B及损耗更小的板材。

FR46GHz以上性能急剧下降,建议3GHz以上就不要用该材料;射频层用RO4350BRO4003C等材料,其余低频层混压FR-4的多层板可降低成本。

微组装的板材一般情况下都用RT5880RT/duroid 5880的不可替代性源于低损耗Dk-薄型化三角性能的极致平衡。

四、参考文献

 

High Frequency Electronics Product Selector Guide

作者:南峰说

HWRD

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