轻量化天线：材料对比与解决方案
轻量化天线：材料对比与解决方案
随着科技的发展，天线作为无线通信系统的重要组成部分，其材料的选择和性能优化变得越来越重要。本文将介绍目前市面上常见的天线材料，并重点对比塑料天线与铝合金天线、PPO/PPS天线与PTFE高频板天线的优劣，最后介绍博迅通信的轻量化天线解决方案。
目前市面上常见的天线：
金属材料天线：天线最常用的材质是金属材料，如铜、铁、铝、钛等。这些材料具有导电性好、制造成本低的优点，适合用于制作小型、经济型的天线。常用最轻的金属铝比重。
陶瓷天线：陶瓷作为天线材料的天线具有损耗低、介电常数稳定、一致性好、易于批量生产、成本低等优点。其缺点是易脆，高冲击使用环境下可能会裂。比重在3左右。
PTFE高频板天线：是一种由聚四氟乙烯（PTFE）制成的覆铜板作为基材的天线。这种天线在高频通信中应用广泛，尤其是在5G、航空航天、军工等领域。
塑料金属化天线：采用PPO/PPS/PEEK等工程塑料，博迅的POP水电镀工艺形成金属化天线图案。
塑料天线与铝合金天线的对比：
比目前铝镁合金轻40%，塑料比重1.5，铝合金比重2.7。
在开模批量生产的情况下，塑料比铝合金的成本降低50%。
根据电磁波的趋肤效应，塑料金属化天线的性能与铝合金天线一致。
工程塑料（PPS/PPO）材料能满足天线机械强度要求。
PPO/PPS天线与PTFE高频板天线对比:
简称 | 中文 | 正切角损耗 | 介电常数 | 比重 | 热变形温度 | 弯曲强度（MPa） | 特点 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
PPO | 聚苯醚 | 0.001 | 2.65-18 | 1.06 | 120 | 93 | 电性能最佳 |
PPS | 聚苯硫醚 | 0.003 | 4 | 1.67 | 280 | 195 | 耐温高 |
PEI | 聚醚酰亚胺 | 0.003 | 3 | 1.28 | 200 | 160 | 加工精度高，翘曲小 |
PI | 聚酰亚胺 | 0.005 | 3.4 | 1.31 | 300 | 96 | 航天材料 |
PEEK | 聚醚醚酮 | 0.005 | 3.2 | 1.4 | 335 | 492 | 塑料王 |
LCP | 液晶聚合物 | 0.002-0.0045 | 4-5 | 1.68 | 220-230 | 100-150 | 高机械强度，耐腐蚀，具有一定的阻燃性 |
博迅轻量化天线解决方案
博迅通信采用PPO/PPS/PEEK/PEI材料为主作为轻量化天线解决方案，具有以下优点：
PPO天线比PTFE天线重量轻50%。
PPO正切角损耗和PTFE同一个数量级，万分之几。明显优于FR4。
在某些场景下，PPO天线采用挤出工艺成本低于PTFE。
PPS+40%玻纤材料在波导缝隙天线替代金属铝。
滤波器采用PEI材料，PEI具有的与铝合金相近的线性热膨胀系数，随温度的升高保持恒定，具有优异的耐热性和尺寸稳定性，长期可靠性，介电损耗低且稳定。
锥形天线
应用场景：超宽带天线
PPO材质，比重1.05
共形天线
应用场景：曲面共形天线
PPO材质比重1.05
毫米波雷达波导天线
应用场景：毫米波雷达天线
PPS+40%玻纤，比重1.7
PPO和PPS材料各自具有以下优点：
PPO（聚苯醚）：
高刚性、高耐热性、阻燃性好，电气性能佳。
耐磨、非易燃，对一些化学物质有抗性。
尺寸稳定性好，介电常数和介电损耗在工程塑料中最小，几乎不受温度、湿度的影响。
可以用于低、中、高频电场领域。
PPS（聚苯硫醚）：
耐热性极高，可在200℃以上使用，且耐有机溶剂。
具有优良的耐候性、阻燃性、稳定性、绝缘性等。
耐磨、低摩擦系数、高尺寸稳定性。
对紫外线稳定，可以长期户外使用。
综上，PPO和PPS材料都具有优秀的机械性能、耐热性能和电气性能。这些材料也有各自的缺点，例如PPO的加工难度较高，PPS的韧性不足等。在实际应用中，可根据具体需求来选择合适的材料。