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毫米波频率下PCB线路板资料的介电常数应当怎样衡量?

日期2022-07-06 06:38:43 来源:爱游戏官网 作者:爱游戏官网登录阅读:107

  PCB线途板原料的介电常数(Dk)或相对介电常数并不是恒定的常数 – 只管从它的定名上像是一个常数。比如,原料的Dk会随频率的变动而变动。同样,假设正在统一块原料上运用差此表Dk测试方式,也恐怕会丈量得出差此表Dk值,尽管这些测试方式都是凿凿无误的。跟着线途板原料越来越多地行使于毫米波频率,如5G以及先辈辅帮驾驶编造等规模,了解Dk随频率的变动以及哪种Dk测试方式是“符合”的好坏常紧要的。

  只管诸如IEEE和IPC等机闭都有特意的委员会来研讨这一题目,但目前还没有一个程序的行业测试方式来丈量毫米波频率下线途板原料的Dk。这并不是由于缺乏丈量方式,究竟上,Chen et al.1等人揭橥的一篇参考论文中形容了80多种测试Dk的方式。可是,没有哪一种方式是理思的,每种方式都拥有它的益处和亏损,越发是正在30到300 GHz的频率边界内。

  平淡有两大类的测试方式用于确定线途板原料的Dk或Df(损耗角正切或tanδ):即原原料丈量,或者正在由原料造成的电途举行丈量。基于原原料的测试依赖于高质地牢靠的测试夹具和开发,直接测试原原料能够得到Dk和Df值。基于电途的测试平淡是运用常见电途并从电途职能中提取原料参数,比如丈量谐振器的中央频率或频率反映。原原料的测试方式平淡会引入了测试夹具或测试装配干系的不确定性,而电途测试方式包蕴来自测试电途打算和加工本事的不确定性。因为这两种方式差别,丈量结果和凿凿度水准平淡纷歧概。

  比如,由IPC界说的X波段夹紧式带状线测试方式,是一种原原料的测试方式,其结果就无法与相通原料的电途测试的Dk结果一概。夹紧式带状线原原料测试方式是将两片待测原料(MUT)夹正在一个特地的测试夹具中来构修一个带状线谐振器。正在待测原料(MUT)和测试夹具中的薄谐振器电途之间会有氛围,氛围的存正在会消浸丈量的Dk。假设正在相通的线途板原料长举行电途测试,与没有夹带氛围,测得的Dk是差此表。对付通过原原料测试确定的Dk公差为±0.050的高频线途板原料,电途测试将取得约±0.075的公差。

  线途板原料是各向异性的,平淡正在三个原料轴上拥有差此表Dk值。Dk值平淡正在x轴和y轴间分别很幼,以是对付大大都高频原料,Dk各向异性平淡指正在z轴和x-y平面之间举行的Dk斗劲。因为原料的各向异性,对付相通的待测原料(MUT),丈量取得的z轴的Dk与x-y平面上的Dk是差此表,只管测试方式和测试取得的Dk的值都是“无误的”。

  用于电途测试的电途类型也会影响被测Dk的值。平淡,运用两品种型的测试电途:谐振布局和传输/反射布局。谐振布局平淡供应窄带结果,而传输/反射测试平淡是宽带结果。运用谐振布局的方式平淡更凿凿。

  原原料测试的一个类型示例是X波段夹紧式带状线方式。它仍然被高频电途板缔造商运用多年,是确定线途板原料的z轴中的Dk和Df(tanδ)的牢靠方式。它运用夹紧式夹具使待测原料(MUT)样品变成松耦合的带状线谐振器。谐振器的被测品德因数(Q)为空载Q,以是电缆,相联器和夹具校准对最终丈量结果影响很幼。覆铜电途板正在测试之前须要将一切的铜箔蚀刻掉,仅测试介质原原料基板。电途原原料正在必定的境遇前提下,切割成必定尺寸并安顿于谐振器电途两侧的夹具中(见图1)。

  图1 X波段夹紧式带状线测试夹具侧面(a),谐振器示妄思(b),及夹具实物图(c)

  谐振器打算是频率2.5 GHz的半波长谐振器,以是第四个谐振频率为10 GHz,这是常用于Dk和Df丈量的谐振点。能够运用较低的谐振点融洽振频率 – 乃至能够运用较高的第五个谐振频率,可是由于谐波和杂散波的影响平淡避免运用更高的谐振点。丈量提取Dk或相对介电常数(εr)很简便:

  个中n是第几个谐振频点,c是自正在空间中的光速,fr是谐振的中央频率,ΔL积蓄耦合间隙中的电场惹起的电长度伸长。从丈量中提取tanδ(Df)也很简。

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