合理选择PCB材料有助于降低无源互调（PIM）

无源互调（PIM）是无源电路或元件内不希望出现的两个或多个信号的混合产物，它会产生多余的杂散和谐波信号。这些多余信号会造成系统工作通带阻塞，并且干扰系统接收频带。虽然PIM与系统内某些高频无源元件（如连接器，电缆，滤波器，耦合器）有关，但它也能以印刷电路板（PCB）材料开始，特别是这些材料用于对通信系统重要的元件时，例如基于PCB的天线和滤波器。对于需要注意PIM的应用而言，电路材料的选择不仅要考虑电气和机械性能，还要保证在这些应用的条件下产生的PIM值最低。

PIM由多个信号的非线性混合引起，在这里无用信号以谐波或混合信号基频之和/之差的形式存在。PIM可能源于高频无源器件（例如连接器接口和不好的焊点）之间的不良机械接点，也可能起因于材料特性，例如PCB介电材料的成分和PCB导电层内的金属成分。例如，镍和钢等铁磁材料会因为在遇到电磁场时产生非线性响应而备受诟病。在PCB内，镍通常用于铜导体镀金的媒介层，但如果需要考虑PIM，则任何电路都要避免使用镍。PCB的各部分接触面，例如PCB的介电层和导电层的接触面，也会将PIM提高到足以影响接收灵敏度的水平。

慎重选择PCB材料有助于降低PIM水平，PIM通常用相对于载波的分贝数（dBc）来衡量。低于载波145dBc或更多地PIM水平对通信系统应用来说已经足够。当然，对不同的PCB材料进行有意义的评估以了解其PIM性能很大部分涉及到测试固件和测量设备的正确维护。因为，PIM的幅度通常都很小，所以无法从测试设置方面人为改善材料和元件的PIM性能，而只会降低它。像连接器装配接口内的碎片这样细微的东西都能降低测试环境内的PIM性能。评估元件或PCB材料的PIM性能时，测量系统维护至关重要。

PTFE电路材料通常是天线和滤波器等PIM性能至关重要的无源器件第一选择。但与其他高频电路材料相比，PTFE价格较高，并且在电路制造过程中需要特殊处理。幸运的是，事实证明非PTFE材料的PIM性能和PTFE基材PCB材料一样好甚至更好。

例如，罗杰斯公司的几种非PTFE材料（例如RO4725JXR和RO4730JXR电路材料）在用于PCB天线时，其PIM性能始终在甚至优于-164dBc的水平。不像PTFE材料需要特殊处理，用这两种材料制造电路却和处理标准PCB材料很相似。在10GHz频率下，RO4725JXR和RO4730JXR的z轴介电常数都很低，分别为2.55和3.0，这对许多微波应用极具吸引力。

PIM性能对PCB天线来说可能很重要，但它也会受其他材料参数影响，例如介电常数温度系数（TCDk，用于衡量Dk随温度变化）。PTFE电路板材的TCDk通常很高。理想情况下，对于户外应用，TCDk应该尽可能低，才有可能将Dk随温度变化降至最低，虽然这对PIM影响并未确定。

从TCDk值可以看出，对着环境温度的变化，RO4725JXR和RO4730JXR电路材料的Dk值极为稳定。RO4725JXR和RO4730JXR的TCDk值分别为34和32ppm，表明其电气性能在很宽的温度范围内保持稳定，并对PIM性能的可能影响也很小。电路材料的稳定性与TCDk值有关。

幸运的是，可以利用这两种非PTFE材料来实现低PIM水平，而无需牺牲电气和机械性能。RO4725JXR和RO4730JXR层压板设计为天线级板材，能够在室温下实现低插入损耗因子（在2.5GHz和10GHz频率下，分别为0.0022和0.0027）。它们属于环境友好的的无卤素材料，符合RoHS要求，可以进行高温无铅处理。

这种非PTFE材料由特制的热固型树脂和独特的填料组成，其中填料由密闭微球构成，从而造成了其重量轻、密度小和PIM低的特点。事实上，这些层压板的重量通常比基于PTFE/玻璃纤维布组合的PCB材料轻约30%。RO4700JXR系列层压板具有出色的机械稳定性。它们具有优于30ppm的z轴热膨胀系数（CTE），实现了设计灵活性：在-55度到288度范围内，RO4725JXR和RO4730JXR层压板得z轴CTE分别为25.6ppm和21.1ppm。

无论是基站天线还是其他无源元件（例如耦合器和滤波器），PIM都必须保持最低水平方能保证系统保持最高的语音、数据和视频通信质量，所以无论电路设计如何仔细，PCB材料选择在很大程度上决定了最终能够实现的PIM。如果考虑户外工作温度范围等其它因素，不难发现，在无线通信系统内实现目标PIM水平要从指定的那种具有低PIM性能PCB材料开始。