不同电路板材质对应的射频带状线宽与插损对比分析

不同电路板材质对应的射频带状线宽与插损对比分析

随着无线通信技术的发展，射频电路设计变得越来越复杂。在高频信号传输中，电路板材质的选择对信号损耗有着重要影响。本文通过仿真分析，探讨了在特定叠层结构下，罗杰斯TMM3和TMM4两种高频层压板材质对5.8GHz频段带状线插损的影响。

无论是手机产品还是物联网产品，射频的频段配置不仅越来越复杂，而且频率也越来越高，截止到现在主流的产品，最高的频段应该算是WIFI的5.8GHz的频点了。在电路板走线的时候，很多的射频工程师都会尽量让这么高的频率走微带线，以尽量减小这根线的插损保证WIFI的性能。但是由于现在射频电路设计越来越复杂并且主板尺寸越来越苛刻，没有空间给我们的WIFI 5.8GHz走微带线，只能走带状线，所以本文要和大家讨论的问题为：在电路板同样叠层结构的前提下，不同电路板材质对应的插损对比分析。

在这里选择罗杰斯品牌的电路板，其生产的TMM高频层压板是高可靠性的带状导线和微带线应用的理想选择，并且通过了RoHS认证，产品中的铅、汞、镉等有害物质含量极低，是环保型产品。针对RF走线的宽度，PCB板材主要关注的是介电常数、损耗因子、射频走线高度、各个板层的距离等参数。根据介电常数、损耗因子、弯曲强度、比热等的不同，罗杰斯TMM高频层压板分为TMM3、TMM4、TMM6、TMM10、TMM10i、TMM13i，具体每个参数可以看见表一。在这篇文章中我们采用ROGERSTMM3和TMM4两组参数进行带状线仿真。
表一
用ADS在仿真以前我们做一下准备，关于带状线的板材场景，我们定义为：带状线走第四层，参考第三层和第五层。为了简化便于分析问题，第四层与上下两层参考地的距离规定为2.5mil，金属走线厚度为1.3mil，其他板层参数参照罗杰斯TMM高频层压板TMM3和TMM4的参数。
在此场景下应用ADS自带的LineCalc的软件可以先计算出此场景下带状线宽度，在计算宽度时选取在LineCalc里面，有一个SLIN的插件，专门用来计算带状线宽。由图一和图二可知，在TMM3板材的条件下带状线的宽度约为0.044mm，在TMM4板材的条件下带状线的宽度约为0.026mm。
图一 ：TMM3板材场景下的带状线宽度
图二 ：TMM4板材场景下的带状线宽度
把两种场景下的微带线宽度确认后，来设计原理图，当带状线宽度确认后，长度我们定义为30mm，原理图如图三。
图三
仿真结果：
经过仿真，我们可以看到仿真结果如下图四所示：
图四
由仿真结果可知，在电路板结构确认的情况下，Er这个参数越大带状线的损耗越高，也就是说TMM3的材质最满足我们这个场景的需求。在TMM3场景下，在5.8GHz频率下30mm走线损耗将近为1.2dB，这个其实在项目中也是可以接受的。
本文目的主要是和大家讨论在电路板层叠结构确认的情况下不同电路板材质对带状线插损的影响，希望对大家有帮助。