Quali sono le differenze tra la struttura della piastra di rame delle antenne in fibra di vetro e la struttura PCB ad alta frequenza in termini di prestazioni e scenari di applicazione?

I. Differenze di prestazione principale

1. Efficienza di trasmissione del segnale e adattabilità della frequenza

• Struttura della piastra di rame

• Vantaggio conduttivo : utilizza rame o ottone puro con alta conducibilità (fino a 58 × 10⁶ S/M), con conseguente perdita conduttiva estremamente bassa (≤0,3db/m). Eccelle nelle  bande a bassa frequenza (≤300 MHz) : la struttura in metallo solido mantiene stabilmente la potenza del segnale, rendendola ideale per la comunicazione a lunga distanza (≥1 km), come la copertura della stazione base IoT a 433 MHz.

• Limitazione ad alta frequenza : a frequenze ≥1 GHz, la profondità della pelle del rame diminuisce con l'aumentare della frequenza (ad es. 2,06μm a 1 GHz), aumentando la perdita di trasmissione del segnale sulla superficie del metallo. Ciò porta a una ridotta stabilità del guadagno (fluttuazioni fino a ± 0,5 db), rendendolo inadatto a 5G, WiFi6 e altri scenari ad alta frequenza.

• Struttura PCB ad alta frequenza

• Adattabilità ad alta frequenza : si basa su substrati di lamina di rame (18-35 μm) e a bassa perdita (ad es. Politetrafluoroetilene con εR = 2,2-3,5 e tanΔ≤0,002), sopprimendo efficacemente la perdita dielettrica ad alta frequenza. Nella  banda a 1-6 GHz , la perdita di trasmissione del segnale è di soli 0,5-1db/m con fluttuazioni di guadagno ≤ ± 0,1 db, garantendo una coerenza delle prestazioni superiori nelle applicazioni WiFi6E da 5 g di onde e wifi6E.

• Carenza a bassa frequenza : nelle bande a bassa frequenza (≤300 MHz), sono necessarie linee di microstrip in lamina di rame più lunghe, aumentando le dimensioni del PCB (20% più grandi delle strutture di piastra di rame equivalenti) e introducendo una perdita dielettrica del substrato più significativo, con conseguente minore efficienza di trasmissione rispetto alle piastre di rame.

2. Progettare flessibilità e capacità di integrazione

• Struttura della piastra di rame : le caratteristiche di frequenza sono interamente determinate da dimensioni fisiche (lunghezza, angolo di flessione). Le regolazioni richiedono il riduzione e la saldatura, portando a lunghi cicli di progettazione (2-4 settimane). L'integrazione multi-banda è impegnativa (che richiede strutture metalliche impilate, aumentando il volume di oltre il 30%), limitandolo a scenari di applicazione a frequenza singola (ad esempio antenne di comunicazione VHF marine).
• Struttura PCB ad alta frequenza : la sintonizzazione della frequenza si ottiene attraverso una modellazione flessibile in lamina di rame (lunghezza della microstrip, forma di patch, design dello slot), consentendo l'integrazione multi-banda (ad esempio, 2,4 GHz+5 GHz Duals su un singolo PCB). Le iterazioni di progettazione sono rapide (1-2 settimane), rendendolo adatto per dispositivi ad alta frequenza e multi-mode (ad es. Antenne di telemetria a droni che richiedono segnali di controllo a 2,4 GHz e video a 5,8 GHz).

3. Adattabilità ambientale e durata

• Resistenza meccanica : le strutture della piastra di rame offrono un'elevata rigidità (resistenza a 100n radiali senza deformazione) e un'eccellente resistenza agli shock/vibrazioni. Tuttavia, le superfici metalliche richiedono una placcatura anticorrosione (nichel o cromo); La placcatura danneggiata può portare all'ossidazione in ambienti ad alta umidità (riducendo il guadagno di 1-2 dB entro sei mesi), rendendoli adatti per attrezzature industriali e applicazioni montate sui veicoli con forti vibrazioni.
• Struttura PCB ad alta frequenza : si basa su recinti in fibra di vetro per la protezione. I substrati sono fragili e il foglio di rame può delegarsi in grave vibrazioni, limitando l'uso in ambienti ad alto shock. Tuttavia, la sua tenuta superiore (nessuna giunzione di saldatura esposta) e la resistenza del substrato ad acidi, alcali e spray salina estendono la durata di servizio di 3-5 anni rispetto alle piastre di rame in ambienti costieri o umidi (ad es. Antenne della stazione base 5G basate su isola).

4. Volume e costo di produzione di massa

• Volume : le strutture della piastra di rame sono 1,5-2 volte più grandi delle strutture PCB ad alta frequenza equivalenti (ad es. 15 cm per piastra di rame a 433 MHz contro 8 cm per PCB), adatti installazioni fisse insensibili allo spazio.
• Efficienza di produzione di massa : la fabbricazione di piastre di rame dipende dalla flessione e dalla saldatura manuali, con una produzione giornaliera di ~ 1.000 unità. I PCB ad alta frequenza, prodotti tramite incisione batch, raggiungono> 100.000 unità/giorno al 70% del costo delle piastre di rame, rendendoli ideali per l'elettronica di consumo che richiede una produzione su larga scala.

Ii. Scenari di applicazione tipici

Riepilogo