5G 毫米波 PCB從基材選擇到天線一體化的設(shè)計(jì)革新
來源:捷配
時(shí)間: 2025/10/10 09:28:38
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5G 毫米波(26GHz、28GHz、39GHz)是實(shí)現(xiàn) 10Gbps 超高速率的關(guān)鍵頻段,但其信號(hào)衰減比 Sub-6G 更嚴(yán)重 ——26GHz 信號(hào)在普通 FR-4 PCB 上傳輸 5 米衰減超 15dB,且易受干擾,難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。同時(shí),毫米波天線需與 PCB 緊密集成,傳統(tǒng) “天線 + 饋線” 設(shè)計(jì)會(huì)增加額外損耗,導(dǎo)致傳輸速率下降 30%。要突破 5G 毫米波的技術(shù)瓶頸,PCB 需從特種基材、天線一體化、信號(hào)放大集成三方面革新,實(shí)現(xiàn) “低損耗傳輸、高增益覆蓋、高速率連接”。

特種基材是毫米波 PCB 低損耗的前提。毫米波頻段對(duì)基材的介質(zhì)損耗要求極致,需選用超低損耗基材:羅杰斯 RO4835HT 是首選,其介質(zhì)損耗角正切 tanδ≤0.003@20GHz,介電常數(shù) εr=3.48±0.05,26GHz 信號(hào)傳輸 5 米衰減可控制在 8dB 以內(nèi),比普通 FR-4(衰減 15dB)降低 46.7%;若需更高性能,可選用羅杰斯 RO4003C(tanδ≤0.0027@10GHz),28GHz 傳輸 5 米衰減≤7dB,但成本較高,適合高端毫米波 CPE、雷達(dá)場(chǎng)景。此外,基材的均勻性需嚴(yán)格控制 —— 毫米波信號(hào)波長(zhǎng)極短(26GHz 波長(zhǎng)約 11.5mm),基材厚度偏差超 0.02mm 即會(huì)導(dǎo)致信號(hào)相位偏移,需采用高精度壓合工藝,基材厚度公差≤±0.01mm。某毫米波 CPE 采用 RO4835HT 基材后,26GHz 傳輸速率從 5Gbps 提升至 10Gbps,達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。
天線 PCB 一體化減少饋線損耗。傳統(tǒng)毫米波設(shè)計(jì)中,天線與 PCB 通過饋線連接,饋線損耗占總損耗的 40%;而天線一體化設(shè)計(jì)將天線直接蝕刻在 PCB 表面,饋線長(zhǎng)度縮短至 1cm 以內(nèi),損耗降低 60%:天線采用 “微帶貼片陣列” 設(shè)計(jì),在 PCB 表層蝕刻 16×16 陣列的貼片(每個(gè)貼片尺寸 1.1mm×1.1mm,間距 2.2mm),增益可達(dá) 18dBi,比傳統(tǒng)外置天線提升 5dBi;天線區(qū)域的 PCB 層疊采用 “信號(hào)層 - 接地層” 結(jié)構(gòu),接地層銅箔覆蓋率≥95%,減少天線信號(hào)向 PCB 內(nèi)部的輻射損耗;天線與射頻芯片之間的饋線采用 50Ω 阻抗匹配,線寬 0.18mm,線距 0.12mm,反射系數(shù)≤-20dB,進(jìn)一步降低反射損耗。某毫米波基站通過天線一體化設(shè)計(jì),覆蓋距離從 300 米延長(zhǎng)至 500 米,信號(hào)覆蓋面積提升 178%。
信號(hào)放大電路集成提升接收靈敏度。毫米波信號(hào)衰減快,需在 PCB 上集成低噪聲放大器(LNA)與功率放大器(PA),增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度:LNA 選用 ADI ADL5545(噪聲系數(shù) NF≤0.5dB,增益 20dB),靠近天線布置,減少信號(hào)在傳輸過程中的損耗,接收靈敏度提升 8dB;PA 選用 Qorvo QPA9980(輸出功率 28dBm,效率≥45%),放大發(fā)射信號(hào),補(bǔ)償傳輸衰減;放大電路的電源線路串聯(lián)磁珠(阻抗 1kΩ@100MHz),并聯(lián) 0.1μF MLCC 電容,濾除電源噪聲,避免干擾放大信號(hào)。某毫米波手機(jī)通過信號(hào)放大集成,在 28GHz 頻段的通話距離從 100 米延長(zhǎng)至 200 米,語音通話無中斷。
針對(duì) 5G 毫米波 PCB 的技術(shù)需求,捷配推出毫米波專項(xiàng)解決方案:基材提供羅杰斯 RO4835HT/RO4003C,tanδ≤0.003@20GHz,26GHz 傳輸 5 米衰減≤8dB;支持天線 PCB 一體化設(shè)計(jì),16×16 微帶貼片陣列,增益≥18dBi,饋線損耗降低 60%;集成 LNA/PA 電路布局,電源濾波配套磁珠與電容,接收靈敏度提升 8dB。同時(shí),捷配的 PCB 通過 3GPP 毫米波兼容性測(cè)試,28GHz 傳輸速率≥10Gbps。此外,捷配支持 1-6 層毫米波 PCB 免費(fèi)打樣,48 小時(shí)交付樣品,批量訂單可提供天線增益與信號(hào)衰減測(cè)試報(bào)告,助力通信廠商突破 5G 毫米波的應(yīng)用瓶頸。

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