毫米波頻率下PCB線路板材料的介電常數應該如何測量?


原標題:毫米波頻率下PCB線路板材料的介電常數應該如何測量?
在毫米波頻率下測量PCB線路板材料的介電常數,可選用以下方法:
差分相位長度法:這是一種傳輸線測試方法,測量兩個僅物理長度不同的電路的相位。測試電路設計在被測材料上盡可能靠近,以減少材料特性變化的影響。電路是50Ω的長度不同的微帶傳輸線,信號饋入采用接地共面波導(GCPW)形式。在毫米波頻率下,GCPW信號饋入方式對回波損耗有重要影響,應使用端接非焊接式連接器以減少接觸不良的影響。通過矢量網絡分析儀(VNA)測量長短線電路的S21相位角,并使用公式計算有效介電常數。
環形諧振器法:在待測材料上制作環形諧振器,通過測量諧振頻率來反推材料的介電常數。環形諧振器結構簡單,在微帶線環的平均周長的整數倍處諧振。通過使用VNA測量毫米波頻率下的間隙耦合環形諧振器的響應,并與商用電磁(EM)場計算軟件的結果進行比較,可以提取出材料的介電常數。
X波段夾緊式帶狀線方法:使用夾緊式夾具使待測材料樣品形成松耦合的帶狀線諧振器,通過測量諧振頻率來計算介電常數。諧振器設計為特定頻率的半波長諧振器,常用于Dk和Df測量的諧振點為10GHz。
共面波導/微帶線法:在被測材料上制作標準微帶線結構,使用VNA測量S參數,并結合電磁場仿真或解析模型反推介電常數。這種方法貼近真實使用場景,適合評估實際PCB層壓結構,但對加工公差高度敏感。
諧振腔法:將材料樣品置于特定模式的諧振腔中,通過測量諧振頻率的偏移量來計算介電常數。該方法精度高,適合純材料測試,但無法評估覆銅/壓合后的板材,且頻率點固定。
開路共振器(SPDR):常用于薄板介質材料的高精度測試,尤其適合厚度小于0.5mm的高頻覆銅板。無需制作電路,具有非破壞性,高Q值帶來更高測量分辨率,但設備昂貴,測試準備要求高。
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