天线设计中的常用PCB板材

2025-07-03 11:08:05 971

在天线设计中，常用的 PCB 板材有以下几种：

FR-4：成本较低，具有较好的机械强度和绝缘性能，相对介电常数一般在 4.0 - 4.5 之间。适用于一般的无线通信设备天线，如蓝牙、Wi-Fi 等短距离通信天线。对于成本敏感且性能要求不是特别高的应用较为合适。
罗杰斯（Rogers）：具有较低的介电常数和损耗角正切，能有效减少信号传输损耗。不同型号的罗杰斯板材介电常数可在 2.2 - 10 之间选择，满足不同设计需求。常用于高频天线设计，如毫米波天线、卫星通信天线等对信号质量要求高的无线通信系统。常见的如Rogers 5880，Rogers 3003，Rogers 4350B等，也有Rogers 5880LZ低介电常数系列。
泰康利（Taconic ）：Taconic 板材拥有较低的介电常数，能减少信号传播的延迟和失真，有利于高频信号的传输。不同型号的介电常数有所差异，常见的如一些型号介电常数在 2 - 5 之间，适用于毫米波等高频段的应用。其中，TLY - 5由非常轻的布纹玻璃纤维制成，具有尺寸稳定、低耗散因数、低水分吸收率、高铜剥离强度、均匀一致的介电常数等优点，可用于汽车雷达、卫星 / 蜂窝通信、功率放大器、LNB、LNA、LNC 以及 Ka、E 和 W 波段等应用。RF - 35?也是市场上常见的型号，适用于各种高频应用。

聚四氟乙烯（PTFE）板材：介电常数稳定，通常在 2.0 - 3.0 之间。损耗非常低，适合高频信号传输。常用于高精度、高性能的天线设计，如雷达天线、航天航空领域的天线和高频射频电路。

陶瓷填充板材：可以根据不同的陶瓷填充比例调整介电常数。具有较高的机械强度和耐热性。能在一定程度上降低成本，同时保持较好的性能。适用于中高频天线设计，如 5G 通信天线，对尺寸和性能有特定要求的小型化天线。

旺灵板材：国产板材，常用的类型如聚四氟乙烯玻纤布覆铜板系列F4BM、F4BME，聚四氟乙烯玻纤布陶瓷填充覆铜板系列F4BTM、F4BTME。除此之外，复合介质基片系列TP、TF的介电常数可控制在3.0～25，且具有低正切损耗、低温飘的特性。需要注意的是，PCB板厂采用旺灵板材加工时，可能会因为之前没接做过类似的板材，而出现一定的工艺问题。

在仿真设计时，我们需要注意：

板子的厚度大致为0.254的整数倍，不要自己随便设置一个0.4mm的，可能就找不到对应厚度的PCB板进行加工验证了。
对于超过1.5mm的板子，可以考虑用国产的旺灵板材，
加工多层板时需要注意板材的Z向热膨胀系数ppm/oC。一般来讲，介电常数低的板材，这个热膨胀系数会大一些，不同Z向热膨胀系数的板材做成多层板，可能会出现加工问题和不良率现象等。多层板设计时尽量采用热膨胀系数低一点的高介电常数基材。
在毫米波频段，基板表面铜箔的粗糙度比较影响传输线的导体损耗，根据制造工艺和性能，可将PCB铜箔划分为压延铜箔（RA）和电解铜箔（ED）两类。
压延铜箔是以纯铜坯料为原料，经连续碾压压缩工艺制成的金属材料。其显著特点是表面光滑平整、粗糙度极低，同时具备优异的导电性能，尤其适合高频信号的传输场景。不过，该材料也存在一定局限性，一方面生产成本相对较高，另一方面厚度范围受到一定限制。
电解铜箔的制备则采用电解沉积工艺，在铜板表面进行加工成型。其外观呈现出两面不同的特性：一面光滑，一面粗糙。其中粗糙面主要用于与基板粘合固定，光滑面则可进行电镀或蚀刻等后续处理。这种铜箔的优势在于成本较为低廉，且厚度覆盖范围广泛。但美中不足的是，其表面粗糙度较高，导电性能相对较弱，在高频信号传输领域难以适用。