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2017年在美国夏威夷檀香山举办的国际微波技术展上（IMS 2017），大部分的展台产品都是关于毫米波器件和电路的。曾经一度，30 GHz以上的频率在民用领域是凤毛麟角，而仅仅用于军事或科学应用。但随着科技飞速发展，可用频谱资源日益紧张。现在毫米波频率已经开始应用于商用车载雷达，并在第五代（5G）无线通信网络中为毫米波应用做了大量规划，以用于支持高速传输的海量数据。越来越多的设计工程师正面临需要在77GHz及以上频率研发设计毫米波电路。但是，首先，工程师们必须为这些高频电路设计选择合适的传输线技术，同时还需要选择适合的线路板材料来保证这些电路的质量，降低传播信号的损耗。不久的将来，各地的驾驶员和手机用户都将成为毫米波技术的使用者和受益者。
不幸的是，随着信号频率提高到毫米波范围，微带电路会表现出类似天线的属性。信号会沿着传播路径向外发射电磁（EM）能量，从而导致比低频高得多的辐射损耗。此时降低辐射损耗成为电路设计的一部分。微带线的辐射损耗同时取决于电路所使用的基板材料的厚度和介电常数（Dk）。基于较薄的基板电路辐射损耗会更小。此外，基于较高Dk值的线路板材料的电路具有更小的辐射损耗。
共面波导（CPW）电路有许多种不同结构，包括标准的接地共面波导（GCPW）和导体衬底共面波导（CBCPW）。标准CPW在电介质层的顶部（以平面波导的形式）放置金属的平行导体，并在紧邻中心导体的两侧制作出接地导体平面。GCPW增加了一个底部接地层，但是需要通过电介质基板材料的金属通孔（PTH）来连接顶部和底部接地层。顶层的额外接地平面有助于GCPW实现信号线之间的高隔离度，并减小寄生波传播模式。PTH通孔的放置是至关重要的，其可以影响传输线的阻抗和损耗。
寻找正确的线路板材料
如果GCPW是应用于毫米波电路的最佳传输线，它就应该在具有最佳毫米波频率特性的线路板材料上来加工。由于信号传输功率因电路损耗会随着频率的增加而降低，所以用于毫米波电路的最佳线路板材料应该具有低损耗。毫米波传输线的插入损耗主要是由上述辐射损耗、导体损耗和介质损耗引起。辐射损耗往往是由设计因素决定，而导体损耗和介电损耗将取决于线路板材料本身。
在考虑用于毫米波电路应用的线路板材料时，介电常数的温度系数（TCDk）参数能够可靠的洞察材料的DK和温度稳定性。TCDk参数可以用来评估特定线路板材料在毫米波频率下的性能。其中较低的TCDk值表示Dk随温度变化较小，并且由于Dk随温度变化而导致的频率相位响应变化较小。
在毫米波频率下，与GCPW电路的导体损耗相比，具有较大铜表面粗糙度的线路板材料对微带电路的导体损耗有更大的影响。这也就意味着，具有更平滑的铜光洁度的线路板材料对GCPW电路导体损耗性能的改善比微带电路更小，尤其是在毫米波频率下。特别地，紧耦合的GCPW电路（其具有窄间隔的导体和接地区域）比松耦合的GCPW电路（具有更大的导体和接地间距）受到铜表面粗糙度的影响小。
本文转载自罗杰斯先进互联解决方案微信公众号