浅析适用于77G汽车雷达的低损耗PCB板材

汽车及其车辆电子系统的演变一直受到广泛的关注，例如，24 GHz短程雷达（SRR）系统在世界各地越来越多的车型中被广泛的应用。但汽车设计师和制造商更期待使用77-79 GHz的汽车雷达系统进一步的提升系统的分辨率。伴随着汽车电子系统技术的发展，印刷电路板（PCB）材料作为重要构成部分将在未来安全汽车系统中得到广泛的应用。

与24GHz汽车雷达相比77-79GHz汽车雷达具有更小的波长，可以实现相当小的天线系统。由于多普勒频移在高于24GHz的毫米波频率更加显著，这些更高频率的系统能够更精确地确定车辆和其他物体之间的距离和相对速度。77-79GHz高分辨率雷达系统可以检测到危险的路面环境，甚至检测到路面上是否有冰存在。

这些高频汽车雷达系统电路材料在77-79GHz的系统中有更严格的公差要求。例如，在77GHz系统中,相对介电常数的一致性（εr）特别重要，因为介电常数的变化（Dk）可以转化为传输线的阻抗的变化和频率的变化，这样的频率的变化可能会导致汽车雷达系统错误的读数，从而危及系统的安全性。一般来说，一个电路材料的Dk的变化会导致传输线的阻抗的变化，从而导致高反射能量，高回波损耗和高插入损耗。

针对77-79GHz的汽车雷达系统,罗杰斯的RO3000系列材料在毫米波电路更有性能优势。例如，RO3003高频板已用于77GHz汽车自适应巡航控制（ACC）制作的天线电路中，由于Dk一致性容限使其能够在该频率稳定运行甚至应用到更高的频率。RO3003材料在10GHz的Dk时公差范围为3±0.04。针对77-79 GHz的系统,由于可用的发送和接收功率是有限的，所以极小的插入损耗在毫米波频率是同样重要的。RO3003天线级层压板在10GHz的耗散因子为0.0013，这表明即使应用在77-79GHz,插入损耗也非常小。

Dk对材料性能的影响

因为一个电路材料Dk的任何变化都会影响一个毫米波汽车雷达系统的性能，另一个要重点考虑的是材料在这些频率下的介电常数的温度系数，或TCDk。这个属性描述了材料的介电常数随着温度的变化改变了多少，要在短时间内按规定的温度范围内进行测试。一个典型的商用车可能都要有广泛的工作温度范围，这是77-79 GHz的汽车系统随温度变化的稳定性的一个重要的衡量参数。例如，有些材料标注的TCDk值超过+ 200 ppm /°C，在一定的温度和频率内，会导致随温度变化的相对介电常数的值有较大的波动。适用于高频率的天线和其它电路的RO3003板材，在10 GHz温度从-50到+ 150°C范围内的TCDk典型值为+ 11 ppm /°C。在比较板材的TCDk时标注的温度范围是必须要注意的，因为TCDk必须引用一系列的试验温度才是有意义的。

保持机械稳定性

由于汽车雷达系统必须在宽范围的操作条件下保持可靠性，包含了随温度变化的机械稳定性，特别是在高分辨率的77-79GHz系统。RO3000 PCB材料中的RO3003材料填充为聚四氟乙烯（PTFE）和陶瓷复合材料适用于高电性能设计和变化条件下优异的机械稳定性的实现。例如，RO3003材料的热膨胀系数（CTE）在X和Y平面17 ppm /°C时能够和铜紧密配合，在很宽的温度范围内（－55～＋288°C）体现出优良的尺寸稳定性。整个材料在z方向上的热膨胀系数是24 ppm /°C，以确保高可靠性的镀通（PTH）。

良好的导热性

汽车毫米波电子应用包括77-79GHz的雷达系统，都要考虑材料的导热性。虽然高频电路的功率水平相对较低，但印刷电路板的导热系数的增加是可取的，因为这意味着对于一个给定功率量的电路板，可以减少其高温的PCB处理环节。另外印刷电路板材料的导热性好也可以提高介电常数的热稳定性，因为热将更好的分布在印刷电路板材料上，有利于最大限度地减少在电路板上出现热点。

RO3000具有良好的电气特性、机械特性和成本低特点。随着77-79GHz的毫米波汽车电子系统新兴市场需求不断扩大，这三点优势会越来越明显。RO3000的材料可以使用基于聚四氟乙烯加工标准印刷电路板，减少高频毫米波处理的成本。