作者：John Coonrod，羅杰斯先進互聯解決方案

盡管毫米波頻率下的印刷電路板（PCB）的設計和制造都從考慮電路材料開始，但是選擇何種傳輸線技術對高頻下的電路性能起著相當大的作用。隨著蜂窩和無線通信不斷占用RF/微波頻段導致帶寬較窄，而毫米波可以提供足夠的帶寬，科研人員對短程、低功耗系統（例如汽車雷達和第五代（5G）無線網絡）的毫米波頻率的興趣持續增長。作為毫米波頻率下常用的傳輸線技術，電路設計人員可能首先想到微帶線，接地共面波導（GCPW）甚至矩形波導，但是帶狀線性能又如何呢？在緊湊密集電路中，帶狀線在24 GHz（許多5G基站將工作在更高的頻率下）或者更高的頻率下表現良好。在毫米波頻率下設計和構造帶狀線電路時，要注意幾點事項。

帶狀線的結構相對獨特，常被與扁平的同軸電纜相比較。它具有多層結構：中間導體由上下兩層的介質層（電路材料）包圍，介質層外又由頂部和底部的金屬屏蔽層包圍。這些層疊結構增加了電路復雜性，但使導體和傳輸線有著較好隔離度，從而可以在RF、微波和毫米波頻率（取決于PCB材料的特性）上實現極小的電路。

雖然帶狀線的復雜性增加了制造時間和成本，但也表現出一些出色的優點。除了高隔離度和小型化外，帶狀線電路的頂部和底部接地平面有助于降低輻射損耗，尤其是在毫米波頻段，微帶電路的高輻射損耗有時會使它們變成不需要的天線。帶狀線可能沒有微帶線或GCPW加工簡單，但對于某些毫米波電路設計，它可能是最佳的傳輸線選擇，尤其是在高性能（無干擾）的密集封裝電路，或者不希望出現電路輻射和電磁干擾（EMI）的敏感應用中。

幸運的是，通過幾個試驗證明效果良好的設計和制造技巧，在77GHz或者更高頻率下，帶狀線PCB的出色性能始終可以“套用”。如果需要快速了解微帶線和GCPW，可以點擊往期的技術微學堂視頻“微帶線與接地共面波導在毫米波頻段的性能比較”（點擊直接跳轉）獲取更多信息。

與其他傳輸線格式一樣，帶狀線電路也會隨著頻率的增加而縮小，以適應毫米波這樣小波長的電路，但是由于其獨特的多層結構，電路間將能夠始終保持高隔離度。帶狀線電路還具有較寬的帶寬，因此單個毫米波電路設計可以支持多個應用。在毫米波頻率上設計和實現帶狀線電路時，必須采取適當的預防措施，盡可能達到最優性能，以避免產生不必要的信號，例如與寬帶覆蓋相關的寄生信號模式。PCB材料的選擇對帶狀線電路在毫米波頻率下的性能起著關鍵作用。

注意事項

由于毫米波電路的波長短，通常使用薄的層壓板。但是，即使使用非常薄的介電材料，帶狀線及其多層電路在給定的頻率下通常也會比微帶或GCPW電路更厚。在較高頻率下，PCB介質材料的一致性對于信號傳播一致性（計算機輔助仿真）至關重要。在毫米波頻率下，帶狀線電路中的多層介質材料結構會比微帶和GCPW電路具有更高的介質損耗和插入損耗。但是，通過選取低介質損耗或低損耗因子（Df）的電路材料入手，即使在毫米波頻率下，帶狀線插入損耗也可以得到控制和最小化。

對于毫米波頻率下的帶狀線電路，由于波長小，通常在較薄的介質材料上加工，銅箔導體表面粗糙度可能是一個需要關注的問題。與較光滑的銅箔導體表面相比，較粗糙的銅箔導體表面將減緩電磁波在導體中的傳播。此外，導體和PCB表面粗糙度的不一致會導致信號在PCB上的電磁傳播特性發生變化，尤為明顯是在毫米波頻率下的相位特性的變化。

銅表面粗糙度的變化會引起PCB材料的色散變化。PCB的色散是導體和介質材料的函數。不一致的色散可能不會對RF甚至微波頻率下的電路造成影響，但會導致毫米波頻率下某些對此很敏感的電路相位響應發生變化。

與從同軸連接器向微帶或GCPW電路信號過渡的相對簡單相比，帶狀線電路要實現從同軸連接器到PCB的有效信號過渡，需要進行適當的準備。在微帶電路中，假設連接器中心導體和單接地面層的電路傳輸線具有相同的阻抗（例如50Ω），直接連接通常就可以有效的將信號能量從連接器傳輸到電路。

因為帶狀線的電路信號平面不在表面，所以從同軸連接器到帶狀線電路的信號過渡需要多次嘗試。要使連接器中心導體與帶狀線電路導體相連接，只有通過金屬化過孔（PTH）的方式來實現。由于工作頻率的波長較小，信號饋入或者從連接器中心導體過渡到帶狀線信號平面通常通過直徑極小的金屬化過孔。為了在帶狀線電路中形成均勻的接地面，通常使用相似的PTH過孔使電路的頂部和底部接地層連接，這樣最大程度地減少不同接地面中電流密度差異的可能性。當然，重要的是盡量減小過渡PTH的長度。在帶狀線電路中，信號路徑中任何不必要的長度都可能導致反射和回波損耗降低，甚至產生寄生或諧波信號。

哪種類型的層壓板最適合于毫米波頻率下帶狀線電路呢？羅杰斯公司的RO3003™層壓板就是一個例子，它是陶瓷填充的聚四氟乙烯（PTFE）復合材料。整個材料的介電常數都保持在3.00±0.04以內，具有77GHz汽車雷達毫米波頻段電路所需的一致性。RO3003層壓板在10GHz時的Df低至0.0010，且具有極其出色的溫度穩定性。同時，材料的三個軸上也具有一致的熱膨脹系數（CTE），CTE一致性可確保在整個溫度范圍內，在毫米波頻率下的帶狀線路中的極小過孔可保持完整性和高可靠性。