如何使用GCPW电路应用在毫米波频率上

　　随着现代通信技术的迅速发展，低频以及微波频段的频谱资源日益枯竭，越来越多的无线应用正在向更高的毫米波（mmWave）频率拓展。例如：第五代（5G）无线蜂窝移动通信以及高级驾驶员辅助系统（ADAS）等应用，均采用了 24GHz 以上的频段。但是，信号的功率通常会随着频率的增加而降低，因此，毫米波电路技术必须在充分利用现有信号功率的同时尽量减少信号损耗。在毫米波电路中维持信号功率不仅取决于印刷电路板（PCB）材料，而且还取决于传输线技术的选择。如果充分考虑到在电路设计和制造过程中影响因素，那么，在毫米波频率下采用接地共面波导（GCPW）传输线，同时配合使用低损耗的 PCB 材料，就可以获得优异的电路性能。与其它高频传输线技术（如：带状线、微带线）相比，GCPW 电路技术具有天然优势，尤其是在毫米波频率下。GCPW 的结构简单明了：顶层传输线采用“接地－信号－接地（GSG）”结构，中间层为单层的电介质层，底层为接地层，顶层和底层的接地层通过电镀通孔（PTH）互连。虽然 GCPW 不符合微带线的简单结构，但是 GCPW 比起带状线来说（顶部和底部均具有介电层）要简单得多。与 GCPW 相比，微带线虽然结构简单，但会增加毫米波频率下的损耗。在毫米波频率下，微带传输线电路比 GCPW 电路更容易向外界辐射能量，特别是紧密布局的电路和外壳中，存在潜在的干扰和电磁兼容性（EMC）问题。然而，GCPW 的最终性能应用还需要了解电路在实际加工影响，因为在利用各种计算机辅助（CAE）软件仿真 GCPW 电路时，材料属性的各项参数设置几乎都是理想情况下的。所以，这些因素都可能会导致软件的仿真结果与实际加工出来的 GCPW 电路实测结果之间存在一定差异，特别是对于大批量毫米波电路的设计。即使是在加工电路之前，PCB 材料的微小变化也会影响 GCPW 电路的性能，尤其是在毫米波频率的小波长下，波长对这些变化非常敏感。例如，电介质材料的厚度和导体的厚度的变化会导致毫米波频率下的 GCPW 性能变化。铜导体中表面粗糙度也会影响 GCPW 性能，任何其它电镀层（例如制造 GCPW 电路的 PTH 电镀层）的变化也会影响 GCPW 性能。