Un panneau d'antenne de 0,3 mm: ce que résout le F4BTME350 et quand ne pas l'utiliser

La plupart des choix de matériaux d'antenne se résument à un équilibre entre les pertes, le coût et la traçabilité.

Mais il y a une catégorie de conceptions où le point d'équilibre n'est pas la perte.

L'intermodulation passive est l'un des problèmes les plus difficiles à résoudre dans les antennes de stations de base et les systèmes de communication par satellite.Contrairement à la perte de rendementIl s'agit d'une nouvelle fréquence d'interférence générée par des non-linéarités dans les matériaux ou les points de contact lorsque des signaux de haute puissance passent par des composants passifs.Si ces fréquences atterrissent à l'intérieur d'une bande de réceptionLa sensibilité de la station de base diminue et vous ne le remarquerez souvent pas au stade de la conception.

Nous avons récemment construit un 2 couchesLe tableau F4BTME350Il sert exactement ce genre d'application: sensible aux PIM, et limité en hauteur. Mais cet article ne concerne pas seulement la façon dont la carte a été construite.Il s'agitlorsque le F4BTME350 est nécessaire, et lorsqu'il est excessif.

Le conseil lui-même

Le matériau de base est F4BTME350, un PCB rigide à deux couches. Les dimensions sont de 89,77 mm × 45,16 mm, maintenues à ± 0,15 mm. La trace et l'espace minimaux sont de 6/8 mil, et la taille minimale du trou est de 0,25 mm. Aucune voie aveugle.

L'épaisseur finale est de 0,3 mm, avec 1 oz (35 μm) de cuivre sur les couches extérieures et 20 μm par placage.Le masque de soudure supérieur est noir.Chaque panneau est 100% testé électriquement avant expédition, construit selon la classe IPC-2, avec des illustrations fournies en Gerber RS-274-X.

Les statistiques: 12 composants, 38 plaquettes au total, 9 voies, 2 filets. Pas beaucoup de plaquettes, mais chacune a une fonction claire.

La pile est en cuivre de 35 μm, un noyau F4BTME350 de 0,254 mm (10 mil) et un noyau de cuivre de 35 μm. À 0,3 mm de finition, la carte est environ un cinquième de l'épaisseur d'une carte FR-4 standard de 1,6 mm. Le noyau est seulement de 10 mil,La carte est donc nettement flexible, et les dommages causés par la déformation et la manipulation doivent être soigneusement contrôlés pendant le traitement.

La valeur réelle du F4BTME350: PIM

Le F4BTME350 a une constante diélectrique de 3,5 et un facteur de dissipation de 0,0025 à 10 GHz.et le Df est meilleur que le FR-4 standard mais pas aussi bas que le PTFE pur.

Ce qui le rend difficile à remplacer dans les applications d'antenne de station de base et de communication par satellite est saPerformance PIM: ≤ -160 dBc.

À 1900 MHz, une antenne bien conçue vise généralement un PIM entre -150 et -155 dBc.la contribution du matériau propre au PIM est réduite à un niveau négligeable..

La clé pour y parvenir est la feuille de cuivre.feuilles de cuivre traitées à l'envers (RTF)Les feuilles RTF ont une rugosité de surface inférieure et les surfaces rugueuses en cuivre sont une source importante de PIM.La série F4BTM utilise du cuivre ED et convient aux applications sans exigences de PIM; la série F4BTME passe à la feuille RTF spécifiquement pour minimiser la non-linéarité dans les conceptions sensibles au PIM.

En d'autres termes,la prime que vous payez pour F4BTME350 achète PIM, pas Dk ou Df.

La réalité du traitement d'un noyau de 0,254 mm

Un noyau de 10 millimètres est sur le côté mince pour la famille F4BTME. À cette épaisseur, la rigidité mécanique de la carte provient principalement des couches de cuivre et du masque de soudure et de la finition de surface subséquents.Le noyau lui-même offre un soutien structurel limité.

Le défi du forage est la taille minimale du trou de 0,25 mm. Sur une épaisseur de 0,3 mm finie, c'est à peu près un 1.2Le rapport d'aspect n'est pas extrême, mais sur une planche mince, le support et l'évacuation des copeaux lors du forage nécessitent une attention particulière.et le revêtement de 20 μm doit être uniforme sur les parois des trous dans des conditions de plaque mince.

Pour les cartes RF, il s'agit d'un choix sûr sans problème de perte de couche de nickel comme ENIG, bonne planéité, soudure fiable.Combiné avec le cuivre RTF de faible rugosité du F4BTME350L'or d'immersion aide à réduire les pertes de conducteurs.

La carte a un masque de soudure noir sur le dessus seulement, sans aucun sur le bas.et en le retirant sur le fond élimine cette variable tout en exposant le cuivre pour la dissipation de chaleur ou contact de mise à la terreLe masque noir avec écran de soie blanc offre un contraste suffisant pour l'assemblage et l'inspection.parce que le fond est généralement un plan au sol ou une surface de montage où les marques ne servent à rien.

Lorsque le F4BTME350 est nécessaire

Lorsque le PIM est le facteur limitant au niveau du système.Si un matériau de -150 dBc élèverait le niveau sonore suffisamment pour dégrader les performances de réception, alors -160 dBc n'est pas "meilleur" mais nécessaire.

Quand la hauteur est durement contrainte.Une épaisseur finie de 0,3 mm convient aux antennes hautement intégrées ou aux extrémités frontales RF compactes.

Quand la fréquence et la puissance sont à la fois élevées.Les communications par satellite, les antennes à réseau phasé, les amplificateurs à haute puissance, ces applications sont sensibles à la fois à la stabilité thermique et à la non-linéarité, et la CTE du F4BTME350 (10 ppm/°C en X,12 ppm/°C en Y) et un faible coefficient thermique de Dk ont une valeur réelle dans ces conditions.

Quand vous ne devriez pas l'utiliser

C'est la partie que la plupart des articles de matériel sautent, et c'est la partie la plus utile pour les lecteurs.

Si votre conception fonctionne sous 1 GHz.À basse fréquence, le PIM n'est généralement pas un goulot d'étranglement au niveau du système.

Si le PIM n'est pas une préoccupation au niveau du système.Les amplificateurs à faible bruit, les chaînes de réception de petits signaux, les cartes de test de laboratoire, dans lesquels le PIM ne sera pas le facteur limitant, et payer une prime pour cela n'a pas de sens.

Si vous n'avez pas besoin de 0,3 mm.Si la hauteur du module le permet, une carte F4BTME d'épaisseur standard est plus facile à traiter, plus rentable,et mécaniquement plus fiableLa minceur n'est pas un avantage en soi, elle n'en devient un que lorsque la taille est limitée.

Si le coût est la première contrainte.Le cuivre RTF du F4BTME350 et sa formulation à faible PIM en font un matériau haut de gamme.la série FR-4 standard ou la série F4BTM est le choix d'ingénierie le plus raisonnable.

Le résultat final

Le F4BTME350 n'est pas un matériau d'antenne à usage général, mais une solution ciblée:Il gagne sa prime lorsque le PIM est le facteur limitant de votre budget de liaison, et lorsque la hauteur doit être compressée au niveau de 0,3 mm.

Si votre conception ne répond pas aux deux conditions, vous payez probablement pour des performances que vous n'utiliserez jamais.