Каковы различия между структурой медной пластины антенн из стекловолокна и высокочастотной структурой ПХБ с точки зрения производительности и сценариев применения?

I. Основные различия в производительности

1. Эффективность передачи сигнала и адаптивность частоты

• Структура медной пластины

• Проводящее преимущество : использует чистую медь или латунь с высокой проводимостью (до 58 × 10⁶ с/м), что приводит к чрезвычайно низкой проводящей потерь (≤0,3 дБ/м). Он превосходит  низкочастотные полосы (≤300 МГц) -структура сплошной металлы, стабильно поддерживающая силу сигнала, что делает его идеальным для связи с длинными дистанциями (≥1 км), такой как покрытие базовой станции IoT 433 МГц.

• Высокочастотные ограничения : на частотах ≥1 ГГц глубина кожи меди уменьшается с увеличением частоты (например, 2,06 мкм при 1 ГГц), увеличивая потерю передачи сигнала на поверхности металла. Это приводит к снижению стабильности усиления (колебания до ± 0,5 дБ), что делает ее непригодным для 5G, Wi-Fi6 и других высокочастотных сценариев.

• Высокочастотная структура ПХБ

• Высокочастотная адаптивность : опирается на медную фольгу (толщину 18-35 мкм) и субстраты с низким уровнем потери (например, политетрафторээтилен с εr = 2,2-3,5 и tanΔ≤0,002), эффективно подавляя высокочастотные диэлектрические потери. В  полосе 1-6 ГГц потеря передачи сигнала составляет всего 0,5-1DB/м с колебаниями усиления ≤ ± 0,1 дБ, что обеспечивает превосходную согласованность производительности в приложениях 5G миллиметровых волн и Wi-Fi6e.

• Низкочастотный недостаток : в низкочастотных полосах (≤300 МГц) требуются более длинные линии микрополосков медной фольги, увеличивая размер ПХБ (на 20% больше, чем эквивалентные структуры медной пластины) и вводя более значительные диэлектрические потери субстрата, что приводит к более низкой эффективности трансмиссии, чем медные пластины.

2. Гибкость проектирования и возможности интеграции

• Структура медной пластины : частотные характеристики полностью определяются физическими размерами (длина, угол изгиба). Корректировки требуют повторного выреза и сварки, что приводит к длительным циклам проектирования (2-4 недели). Многополосная интеграция является сложной задачей (требует сложенных металлических структур, увеличивая объем более чем на 30%), ограничивая ее одночастотными сценариями применения с фиксированным применением (например, морские антенны CHF).
• Высокочастотная структура печатной платы : частотная настройка достигается с помощью гибкого паттерна меди (длина микрополосковой промывки, форма пластыря, дизайн слота), обеспечивая многополосную интеграцию (например, 2,4 ГГц+5 ГГц на одной печатной плате). Итерации дизайна быстрые (1-2 недели), что делает его подходящим для высокочастотных многомодовых устройств (например, антенны для беспилотных летательных аппаратов, требующие управления 2,4 ГГц и видеосигналов 5,8 ГГц).

3. Экологическая адаптивность и долговечность

• Механическая прочность : Медные пластинчатые конструкции обеспечивают высокую жесткость (противостояние 100N радиальной силы без деформации) и превосходное сопротивление шоковой/вибрации. Однако металлические поверхности требуют антикоррозионного покрытия (никель или хром); Поврежденное покрытие может привести к окислению в средах с высокой влажностью (снижение прироста на 1-2 дБ в течение шести месяцев), что делает их пригодными для промышленного оборудования и применения, установленных на транспортных средствах с сильными вибрациями.
• Высокочастотная структура ПХБ : полагается на корпуса из стекловолокна для защиты. Субстраты являются хрупкими, а медная фольга может расслаиваться при тяжелой вибрации, ограничивая использование в среде высокого шока. Тем не менее, его превосходная герметизация (без открытых припоя) и устойчивость к субстрате кислотам, щелочкам и солевым распылительным сроком службы на 3-5 лет по сравнению с медными пластинами в прибрежной или влажной среде (например, антенны базовой станции 5G на острове).

4. объем и массовая стоимость производства

• Объем : структуры медной пластины в 1,5-2 раза больше, чем эквивалентные высокочастотные структуры печатных плат (например, 15см для медной пластины 433 МГц против 8 см для печатной платы), подходящие пространственные фиксированные установки.
• Массовая эффективность производства : изготовление медной пластины зависит от ручного изгиба и сварки, с ежедневной мощностью ~ 1000 единиц. Высокочастотные ПХБ, производимые с помощью пакетного травления, достигают> 100 000 единиц в день при 70% стоимости медных пластин, что делает их идеальными для потребительской электроники, требующей крупномасштабного производства.

II Типичные сценарии применения

Краткое содержание