5G高頻對材料的需求

我們首先介紹一下，Dk和Df這兩個的數(shù)值到底是什么？

Dk即介電常數(shù)，又叫介質(zhì)常數(shù)，介電系數(shù)或電容率，它是表示絕緣能力特性的一個系數(shù)，以字母ε表示，在工程應(yīng)用中，介電常數(shù)時常在以相對介電常數(shù)的形式被表達，而不是**值，所以它相對于表示這個材料里面能夠容納電容的能力，它能夠容納電容，代表訊號穿過的時候有部分的訊號會被這個材料所吸收，代表它對于信號的穿透產(chǎn)生影響。

Df又稱損耗因子、阻尼因子或內(nèi)耗或損耗角正切，是材料在交變力場作用下應(yīng)變與應(yīng)力周期相位差角的正切，也等于該材料的損耗模量與儲能模量之比。下面有個公式： 

信號傳播的損失會跟頻率以及Df成正比，也就代表了Df越高信號的損失越高，頻率越高，信號損失也越高，所以在4G或者5G的sub6的時候，它相對于毫米波，毫米波相當(dāng)于頻率是它們的五六倍以上。所以毫米波對于Df會更加的重視，因為它的頻率已經(jīng)拉高了，所以這時候任何材料的差異都會對于信號傳播的損失產(chǎn)生倍數(shù)，甚至五六倍以上的影響。

材料會追求三個部分:

一個是高介電低損耗的材料，因為它有助于天線的小型化。目前，全球的裝置的頻段非常多，怎么樣在一個小小的空間里面容納盡可能多的天線，所以就希望把每個天線所占用的面積*小化，而高介電的材料有助于這個方向；

第二個更通用的方向，低介電低損耗的材料，這個部分會在很多部分的應(yīng)用，比如說機殼，因為天線是在機殼內(nèi)部，或者未來的設(shè)計，也可能把天線放在機殼的外部，但是在機殼內(nèi)部現(xiàn)在通用的狀況代表你的天線往外發(fā)送或者接收的時候，都會經(jīng)過機殼這一個材料產(chǎn)生影響，所以我們當(dāng)然希望把這個影響降到*低的可能。這些內(nèi)部的訊號傳輸，比如電路板或者FPC高頻信號的傳輸，當(dāng)然也希望傳輸?shù)倪^程這個訊號的損失盡量降低。所以這大概是材料端的一個選用的方向；

第三個特性是穩(wěn)定，因為這些所有的條件都是希望在一個穩(wěn)定的狀況，比如說在一個溫度濕度以及吸水性都能夠穩(wěn)定，因為這些Dk跟Df它其實每個材料在不同的頻率跟溫濕度下是有變化的，所以在設(shè)計的時候，當(dāng)然希望是一個穩(wěn)定的參數(shù)，這樣子才能基于那一個參數(shù)去做優(yōu)化跟調(diào)校。如果你的參數(shù)是很不穩(wěn)定的，當(dāng)初基于某個參數(shù)調(diào)校的數(shù)值，在真正設(shè)計的時候就會產(chǎn)生差異。

這是目前常用的幾個材料的Dk跟Df值。以Dk來說，真空的數(shù)值基準(zhǔn)是1，其他的部分就會有差異，像這邊列出來的LCP、MPI，它們基本上是目前比較常用在電路板或者未來的FPC，因為以前的FPC主要是用PI的材料，所以它們的介電常數(shù)其實是有一些差異的。

另外在介電損耗Df的部分其實看起來好像數(shù)值不大，比如說以玻璃來說好了，它的數(shù)值可能是0.02，看起來差異不大。但是跟塑膠比如說聚碳酸酯來比，數(shù)值是0.005，其實基本上差異就體現(xiàn)出來。這個差異在4G的情況下可能影響不大，但是在下面這一個的測試數(shù)據(jù)，的天線性能如果在28GHz下面做測試的話，標(biāo)準(zhǔn)值指的對應(yīng)的是真空的1，標(biāo)準(zhǔn)值是18.4，但是如果用了塑膠材料，它基本上會衰減1.2dB。衰減越少當(dāng)然是越好的方向。玻璃就會衰減到3.1dB，也就是在Df的微小差異，其實在*后的訊號衰減就會產(chǎn)生一些大的差異。所以接下來有很多的重點都是怎么樣在基礎(chǔ)的材料上面去做一些改性，去把Df值或者Dk值盡量降低，這個是大概未來的一個方向。材料產(chǎn)業(yè)也迎來了新時代，在應(yīng)用端手機、基站、物聯(lián)網(wǎng)、汽車等硬件載體都將對新材料有更多的需求和更高的要求。