高頻微波技術 - 77GHz汽車雷達系統PCB板材的技術特點

汽車和其他交通工具在電子系統方面正在變革，許多曾經的軍用科技正慢慢應用到普通的汽車上。 比如，市面上越來越多的車型開始提供24GHz毫米波短距雷達（SRR）系統。 但是汽車設計師和汽車廠商放的更加長遠，已經在考慮77GHz和79GHz的汽車雷達系統。 為了真正地促成汽車電子系統的變革，印製電路板（PCB）資料將是非常重要的組成部分，雷達系統的使用將大大增强汽車的安全性能。

與24GHz汽車雷達相比較，由於77GHz和79GHz系統擁有更短的波長可以採用更小尺寸的天線。 由於都卜勒頻移效應在毫米波段比24GHz更加的明顯，這些高頻系統在測試汽車與其它物體之間的距離和相對速度將更加的準確。 高解析度的77GHz和79GHz的雷達系統可以檢測更加危險的路面情况，包括冰雪路面。

由於電路板材介電常數的任何變化都將對毫米波汽車雷達系統性能產生影響，板材另外一個需要考慮的重要參數是溫度對介電常數的影響Dk。 該參數是指介電常數短時間內在整個測試溫度範圍內變化量。 因為典型的商用車輛會面對很寬的工作溫度區間的挑戰，對於77GHz和79GHz的汽車雷達系統的穩定工作是一個相當重要的參數。 有些層壓板在給定的溫度和頻率上表現出超過+200 ppm/°C的溫度時間常數誤差Dk。 而專為高頻天線和電路設計的RO3003 PCB板材，在10GHz頻率-50°C to +150°C溫度範圍內溫度時間常數誤差TCDk優於+11ppm/°C。

考慮到汽車雷達系統需要忍受各種工作條件，特別是對於高精度的77GHz和79GHz的系統，溫度機械穩定效能對保持系統可靠性尤為重要。 RO3003 PCB板材是專門設計的用於高性能電子系統的陶瓷填充聚四氟乙烯複合材料PTEE，並在變化的環境條件下表現出優秀的機械穩定性。 RO3003層壓板在-55°C to +288°C寬溫度範圍內於x軸和y軸向上擁有17ppm/°C的熱延展係數CTE，它非常地接近銅箔延展系統，其具有十分優良地PCB尺寸穩定性。 PCB層壓板材在Z軸向上，同樣擁有很低的CTE，24ppm/°C。 它保證了電鍍通孔的穩定性。

汽車雷達系統PCB

77GHz和79GHz的汽車毫米雷達應用中另外一個需要考慮的特性是良好的導熱效能。 儘管在高頻電路中功率趨於越來越低的水准，同樣建議提升PCB板材的導熱效能，因為這意味著對於給定功率負荷的電路板最大溫度的降低。 導熱性能良好的PCB板材同樣可以加强介電常數的熱穩定性，因為熱量將更好的分佈到整個PCB板中，降低熱點在PCB中的出現。

工作在77GHz和79GHz的高頻汽車雷達系統的PCB板材必須滿足比24GHz系統更加嚴苛的一系列要求。 比如77GHz系統的整個PCB板上的相對介電常數εr一致性將非常的關鍵，因為介電常數Dk的變化將在傳輸線表現出阻抗的變化和頻率的漂移。 這些頻率上的變化會導致汽車雷達系統錯誤的量測結果，從而危害到車輛安全。 總的來說，電路資料介電常數Dk的變化，將會導致傳輸線的阻抗變化，從而造成更大的反射能量，回波損耗和插入損耗。

RO4000系列如RO4350B，RO4003C，RO4835 PCB板材適合應用於24GHz汽車雷達系統。 而對於77GHz和79GHz的汽車雷達系統應用，RO3003 PCB板材在毫米波電路中擁有良好的特性。 RO3003 PCB高頻層壓板材已經成功應用在77GHz的ACC自我調整巡航控制電路的製造中，它所具有的嚴格的介電常數誤差特性對工作頻率的穩定非常有幫助，儘管77GHz在頻譜上已經非常的高了。 RO3003 PCB在10GHz頻率下擁有3.00的介電常數，誤差範圍±0.04。 由於在77 GHz和79GHz頻率下發射和接收功率有限，所以毫米波電路板的損耗最小化也是十分的重要。 天線級的RO3003 PCB板材在10GHz頻率下具有0.0013的極低介質耗散因數，表明它在77GHz和79GHz頻率下仍然具有非常低的介質損耗。

雖然其它的PCB板材，效能上同樣地可以滿足77GHz和79GHz的汽車毫米雷達系統，比如RT/duroid 5880層壓板，但是RO3003通過更低的成本來滿足卓越的電力和機械特性，通過上述的關鍵的特性這款產品十分適合新興的77GHz和79GHz的汽車毫米雷達市場。 RO3003板材同樣可以採用標準的PTFE基電路板材加工藝，最小化加工成本，即便它應用在高頻的毫米波段。