微波射频用印制板的选材和无源互调

，用于全球通信卫星上。

4.导热性

在许多微波领域，有较多是大功率的应用，材料的散热特性能在很大方面影响整个系统的可靠性。所以导热系数也应当成为我们考虑的一个方面。有些特别的高可靠高功耗应用，还可以采用金属衬(铝基或铜基)。

5.可制造性

我们了解,PTFE材料比较难于加工，尤其是孔金属化，需要等离子体或萘钠处理，提高它的活性，而且PTFE是热塑性材料，多层板加工要求温度较高。 现在也开发出了新的低损耗热固性树脂材料用于高频线路，可以加工多层板，而无需等离子体活化， 如Arlon25N/FR。 目前大量用于LNA，PA 和天线设计中。吸潮性也是一个考虑因素，尽可能选用吸潮小的材料，电气特性更加稳定。

6.无源交调(PIM)

在射频的前端设计，如天线、滤波都对无源交调有所要求，这也与PCB的基材相关。有些公司采用特定的铜箔，使得无源交调保持在一定的范围。下表给出没有无源交调要求的板材和有特定要求的板材PIM的区别。

无源互调产生于原因

无源互调主要由无源非线性产生，而无源非线性通常有两种类型：一类是金属接触引起的非线性，另一类是材料本身的固有非线性。例如,同轴电缆和连接器通常被认为是线性的，但是在大功率情况下，其非线性效应显示出来。在电缆编织物的接触、连接器的丝扣和其它金属接头中，轻微的非线性的确存在。这些金属接触的每个表面都有金属氧化形成的薄绝缘层，正是这种接触非线性产生低电平无源互调干扰，这些干扰可使接收机的性能严重降低。

金属接触非线性产生的原因主要是连接处的松动和腐蚀，其伏安特性是一条曲线，具体的主要机理如下：

1)　穿过金属接触处薄氧化层(厚度小于50Ａｏ)的电子隧道效应和半导体行为;
2)　通过金属结构中的砂眼和微狭缝的二次电子倍增效应;
3)　与金属表面污垢、金属粒子和碳化有关的非线性;
4)　与金属接触处的大电流有关的非线性;
5)　低劣的安装工艺引起的非线性;
6)　由强电流引起的金属接触面相对运动的热循环。
线性和非线性没有严格的界限，金属接触通常被认为是线性的，但在大功率情况下表现出非线性效应。

非线性效应不能完全消除，只能尽量设法减小，主要的减小措施有：

1)　使金属接触的数量最小。例如,使用扼流连接或其它电介质连接，提供足够的电流通道，保持所有的机械连接清洁、紧固。
2)　在电流通道上尽可能避免使用调谐螺丝或金属、 金属接触的活动部件。如果非用不可,应将它们放在低电流密度区域。
3)　提高材料的连接工艺。确保连接可靠,尽量做到无缝隙、无污染或无腐蚀。
4)　导电通道上的电流密度应保持低值。例如,接触面积要大,导体块要大。
5)　保持最小的热循环,减小金属材料的膨胀和压缩产生的非线性接触。

由于无源互调问题的复杂性,很难建立大功率电路模型,因而无法使用非线性电路的某些分析方法,但是对金属接触非线性来说,可用如图4所示的简单系统表示,其中Ｘ和Ｙ分别表示输入和输出信号(电流或电压),通过单个传递函数模拟整个金属接触非线性的产生过程,采用输入输出法分析,具体的求解方法主要有幂级数法和伏特拉级数法。由于幂级数法具有使用简单、计算速度快、容易实现等优点,所以本文采用这种方法。

小结

微波材料的选择主要通过介电常数、损耗、热膨胀系数、导热性几方面选择。

	低成本低损耗热固性	高介电常数陶瓷填充PTFE	低介电常数,低损耗PTFE	CTEr稳定的陶瓷填充PTFE	低成本商用PTFE
Arlon	Arlon 25N	AR-1000	DiClad 880	CLTE-LC	AR-320
Dk (10 GHz)	3.38	10	2.17	2.98	3.2
v (1010 cm/sec)	1.63	0.95	2.03	1.74	1.68
Df	0.0025	0.003	0.0009	0.0025	0.003
导热系数W/m-oK	0.4	0.65	0.3	0.25	0.3
CTEr ppm/oC	-25	-233	-160	Nil	-100
CTE (ppm/oC)	15-18	14-16	25-35	17-18	9-12
主要应用	LNB's, 功放, Combiners Splitters RF Amps	射频功放小型天线	LNA,滤波器,天线,放大器	天线,卫星用功放,滤波器,耦合器	天线,功放,滤波器

作者：Arlon-med 李海

参考文献：

1.Chet Guiles , Everything you want to know about Microwave, but afraid to ask
2.Chet Guiles, Vince weise , Lamiante basic
3. Ron Kirby , Microwave material selection