PCB技術 - 高周波マイクロ波無線周波数回路基板材料の選択

電子機器の移動性と携帯性の要求の高まり, 高周波マイクロ波とラジオの小型化 周波数回路 ますます重要になった. 電子製品を始める前に, 適切な選択 高周波マイクロ波無線回路基板 材料は小さなRFとマイクロ波回路を設計するのに役立つ. 与えられた周波数範囲, の使用 高周波回路基板 材料s with a higher dielectric constant (Dk) usually makes the design size and structure of the circuit smaller. しかし, より高いDK値を有するプレートの使用は、回路の挿入損失を増大させ、回路の他の態様の性能を低下させる. 同時に, のDK値 回路基板 材料は回路のインデックスパラメータにも影響する, 放射損失, 分散, カップリング, etc.

与えられた周波数に対して, 媒体の波長は、増加すると減少する 回路基板 マテリアルDK, Aに設計された回路サイズをもたらす 回路基板 材料 with a higher Dk value than a circuit with a lower Dk value The circuit size designed on the material of high frequency microwave radio 周波数回路基板 が小さい. 加えて, 高周波マイクロ波無線回路基板 材料 with a higher Dk value will also reduce the phase velocity of electromagnetic waves (EM) passing through these 材料. 高周波マイクロ波無線周波数のDK 回路基板 material usually adopts the value measured through the z-axis direction of the material (that is, the thickness direction) at 10 GHz. 商業のZ軸DK値 回路基板 materials can be as high as 10 (or higher) or as low as 2 (compared to air with Dk equal to 1). しかし客観的に言えば, しかし、通常、DK値, 高誘電率シートと考えられる.

低いDK値を有する高周波数マイクロ波無線周波回路基板材料からなる伝送線路は、より速い位相速度を有する。位相敏感回路（フェーズドアレイアンテナなど）の小型化のためにはdkの影響を考慮する必要がある。また、Dk値が高い高周波マイクロ波無線回路基板材料は、Dk値が低い回路基板材料よりも大きなばらつきを示す。より高いDK値を有する高周波数マイクロ波無線周波回路基板材料は、方向性結合器およびより高い結合係数を必要とする他の回路で通常使用される。

DKに関する限り, high-frequency microwave radio 周波数回路基板 材料は通常異方性. 3軸上の材料のDK値は異なるが, 人々は通常Z軸方向の材料のDK値に従って使用される. 互いに比較する. DK値の高い材料について, 回路のz軸とx - y平面間のDKの差は、Dk値が低い材料の場合よりも多い. 高周波マイクロ波無線周波数の三次元のDK値 回路基板 material will jointly determine the performance of the transmission line (such as the microstrip line) made on the material. 多くの高周波数回路, 通常、異方性特性を考慮する必要はない 高周波マイクロ波無線回路基板 マテリアルDK, しかし異方性は潜在的な未知の問題をもたらす, 特にXY平面DK値とZが軸上のDK値が非常に異なるとき. この差はエッジ並列結合回路の予想外の問題を引き起こす, 結合はx‐y平面上のdk値に非常に依存する.

回路を小型化しようとする場合、最も簡単な方法は、高周波マイクロ波無線周波回路基板材料の厚さを最小にすることであるが、高周波マイクロ波無線回路基板材料の厚さは、高周波回路の複数の指標の性能に影響を及ぼす。高周波回路の放射損失は周波数と共に増加するが、より厚い回路基板材料は、同じDk値を有するより薄い回路基板材料よりも高い放射損失を示す。与えられた回路レイアウトおよび設計のために、Dkの選択は、より高いDk値を有する回路基板材料の放射損失が低いDk値を有する回路基板材料の放射損失より低いため、放射損失の大きさにも影響を及ぼす。

For circuits that may cause resonance or stray interference (for example, サーキット間 多層PCB high-frequency microwave radio frequency), シンナーを使うのは有益です 回路基板 materials. 共振スプリアスの度合いは、回路100の伝送線路の種類によって決まる. 例えば, マイクロストリップ伝送線路は、しばしば他のタイプのRF/microwave transmission lines (such as strip lines, coplanar waveguide CPW transmission lines). シンナー 回路基板 材料はPCB高周波マイクロ波無線周波数ボードのサイズを減少させる, 放射損失と伝送線路伝搬問題の制限, 共鳴と相互変調のような. 共通の工学的経験は 高周波マイクロ波無線回路基板 回路の最高動作周波数の1／4波長よりも薄い材料. しかし、より安全な方法は 高周波マイクロ波無線回路基板 厚みに関して最も高い動作周波数の8分の1波長より薄い材料.

伝送線路（マイクロストリップラインなど）の線幅は、高周波マイクロ波無線回路基板材料（例えば、回路積層体やプリプレグ材料）の厚さに依存する。より厚い基板を有する回路は、導体の幅を広くし、回路の導体損失及び挿入損失を低減することができる。しかし、この場合、電磁波伝搬問題が生じる場合がある。高周波設計に適した回路基板材料の厚さを選択するためには、通常、導体幅は、最高動作周波数の1／8波長未満でなければならない。

高周波数マイクロ波無線周波数回路基板材料のDkは、Dk高周波マイクロ波無線回路基板材料上に同一サイズの導体が低Dk材料において同じ回路よりも低い値であるため、伝送線路の導体幅を決定する上で重要な役割を果たしている。したがって、回路の特性インピーダンスが50アンペアを維持するためには、Dk値が高い回路基板材料上に設計された回路が狭くなる。

When designing circuits using high frequency microwave radio 周波数回路基板 異なるDK値を持つ材料, 多くのトレードオフを考慮する必要がある. 高DKの使用 高周波マイクロ波無線回路基板 材料は回路サイズを小さくすることができない, 高dkと低dkを組み合わせることにより高性能の小型化回路を実現する 回路基板 materials. 例えば, 共振器で構成される帯域通過フィルタ, そのサイズは 回路基板 material. 各フィルタユニット間の間隔のため, 影響を受ける回路の結合強度 回路基板 材料DKは決定される. The 高周波マイクロ波無線回路基板 高いDKによる材料はより強い結合を提供して、フィルタ共鳴単位の間でより多くのスペースを許します.

In order to verify the advantages of using high-frequency microwave and radio 周波数回路基板 materials with different Dk values (combining materials with different Dk values into a composite component), 高DKと低DK高周波マイクロ波無線周波数の複合材料 回路基板バンドパスフィルター. このフィルタで使用される高DK材料は/デュオイド.DLK値10のLM回路ラミネート.7そして、使用される低DK材料は、DK値.9, どちらもロジャーズ社からです. 異なるDK値 高周波マイクロ波無線回路基板 材料は回路性能の違いをもたらす, 2つの異なる材料厚みの必要な比率を決定するためにシミュレーションとモデリングのためにコンピュータを使う必要があります. このモデリング法は完璧な複合フィルタを設計するのに役立つ. 実験結果は複合材料によって設計されたフィルタのサイズが単一の高DK材料上のサイズを維持するだけでなく, しかし、電気性能も向上した. . 例えば, 高次高調波共鳴は著しく低減される, また、フィルタの阻止帯域特性も大幅に改善されている. 研究は、複数を使用することによって、それを示しました 回路基板 回路の材料, 回路の小型化はしばしば性能を犠牲にすることなく可能である.