手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號(hào)：chem17
掃碼關(guān)注視頻號(hào)
毫米波的材料介電常數(shù)怎么測(cè)試出來(lái)的？
毫米波(mmWave)頻率曾經(jīng)是為研究與開(kāi)發(fā)(R&D)保留的一段頻譜,。但是,，現(xiàn)在毫米波已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,。隨著汽車高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)及其毫米波雷達(dá)安全系統(tǒng)，和第五代(5G)蜂窩通信技術(shù)擴(kuò)展到更高頻率,，毫米波頻率將被數(shù)十億人使用,。這就意味著，支持28GHz或者更高頻率的PCB線路板材料的需求也將不斷增長(zhǎng),。表征此類如此高頻率的電路線路板材料,，例如頻率在80GHz左右，需要測(cè)量材料在毫米波頻率下的介電常數(shù)(Dk)或相對(duì)介電常數(shù),。然而,，在這么高的頻率范圍內(nèi)，尚未有確定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),。
介電常數(shù)是大多數(shù)線路板材料首要關(guān)注的特性,，因?yàn)樗绊戨娐返墓ぷ黝l率下的尺寸,。由于波長(zhǎng)隨著頻率的增加而減小，特別是在毫米波頻率下,，電路尺寸會(huì)變得非常小,，因此準(zhǔn)確地知道電路材料的Dk是很重要的。本質(zhì)上,，材料的Dk或相對(duì)介電常數(shù)可以定義為材料在兩個(gè)金屬板之間時(shí)存儲(chǔ)的電荷量與金屬板之間是真空或空氣時(shí)存儲(chǔ)的電荷量之比,。真空的Dk是“1”，而其他任何材料的Dk都高于真空,。
Dk的基礎(chǔ)知識(shí)
大多數(shù)線路板材料供應(yīng)商使用的測(cè)量方法都是*的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法,，并且在特定的測(cè)試頻率下測(cè)得，如10GHz或以下,。在毫米波頻率下,，也有一些測(cè)量線路板材料Dk的方法，但這些方法均不如在低頻率下使用的測(cè)試方法那樣*,。
在毫米波頻率下精確測(cè)量Dk值有哪些困難呢,？測(cè)量一個(gè)材料的Dk值，要么在被測(cè)原材料(MUT)上進(jìn)行測(cè)試,，要么將原材料加工成某種形式的參考電路,，在該電路上進(jìn)行測(cè)試。無(wú)論是射頻,，微波還是毫米波頻率,，線路板材料的Dk特性通常是具有各向異性的。因此,，在利用測(cè)試方法確定材料的Dk值時(shí),，還需要先確定是測(cè)試材料的Z軸(厚度方向)或X-Y平面(材料的長(zhǎng)度和寬度)的Dk。對(duì)于不同的材料方向,，這些值通常是不同的,，并且通常是頻率的函數(shù)。因此對(duì)于毫米波電路設(shè)計(jì)工程師,，不能假設(shè)Z軸上10GHz處的Dk值等于相同材料下XY平面上60GHz處的Dk值,。在毫米波頻率下精確的測(cè)量電路材料Dk，對(duì)于許多即將到來(lái)的毫米波應(yīng)用及其電路設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)都是非常重要的,。
篩選候選標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)在已經(jīng)有許多方法可以測(cè)定毫米波頻率下材料的Dk值,。但是還沒(méi)有一種方法被諸如IEEE或IPC這樣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組織接受為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試技術(shù)。然而,，一些Dk測(cè)試方法提供了非常好的測(cè)量精度和可重復(fù)性，使它們能成為毫米波Dk測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的候選者,。
微帶差分相位長(zhǎng)度法就是其中一種能夠作為潛在標(biāo)準(zhǔn)的毫米波Dk測(cè)量技術(shù),。這是一種基于電路的測(cè)試方法,。該方法，在被測(cè)材料上制作多個(gè)不同長(zhǎng)度的50歐姆的微帶傳輸線電路,，這樣,，通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)電路的相位角差異，就可以得到被測(cè)材料的Dk特性,。由于被測(cè)材料的Dk可能會(huì)生變化,，因此在確定該材料的dk時(shí)，兩個(gè)微帶電路應(yīng)盡可能靠近,，以盡量減少材料Dk變化帶來(lái)的影響,。可以使用高精度的,，頻率覆蓋范圍高達(dá)110GHz的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA),，測(cè)試MUT上兩個(gè)不同長(zhǎng)度微帶電路的S參數(shù)和相位測(cè)量。
另一種在毫米波頻率下確定線路板材料Dk值的方法是環(huán)形諧振器法,，其中環(huán)形諧振器是在MUT上制作的測(cè)試電路,。這些諧振電路的尺寸和設(shè)計(jì)參數(shù)能詳細(xì)精確的反映諧振頻率。當(dāng)在MUT上精確加工一個(gè)環(huán)形諧振器時(shí),，通過(guò)測(cè)量諧振頻率就能準(zhǔn)確的反推出材料的介電常數(shù)等信息,。通過(guò)使用VNA測(cè)量毫米波頻率下的間隙耦合環(huán)形諧振器的響應(yīng)，并將這些響應(yīng)與商用電磁(EM)場(chǎng)計(jì)算軟件提供的基于數(shù)值的結(jié)果進(jìn)行比較,，可以根據(jù)輸入到軟件中的電路尺寸和條件提取出MUT的Dk值,。
當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中,，尤其是對(duì)于毫米波電路的尺寸,，電路尺寸和公差可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的諧振頻率發(fā)生變化，從而導(dǎo)致被測(cè)材料的Dk值產(chǎn)生誤差,。導(dǎo)體寬度和電路基板(MUT)的厚度變化也會(huì)影響環(huán)形諧振器的頻率,。此外，環(huán)形諧振器電路上的銅箔厚度在整個(gè)線路板上也可能不同,。電路銅厚度的變化會(huì)對(duì)間隙耦合環(huán)形諧振器的耦合和諧振頻率產(chǎn)生影響,，因此，在應(yīng)用環(huán)形諧振器測(cè)試方法確定毫米波頻率下線路板材料的Dk時(shí),，將電路銅厚度變化降至低是至關(guān)重要的,。
上面提到的方法，是眾多成熟的線路板材料Dk值測(cè)試技術(shù)的兩個(gè)個(gè)經(jīng)典方法,，可作為在毫米波頻率下測(cè)量和確定線路板材料Dk的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法,。這兩種都是基于電路的測(cè)試方法，也可以使用其它基于原材料的測(cè)試方法,。
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品,，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品,。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”,。違反上述聲明者,，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品,，目的在于傳遞更多信息,，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任,。其他媒體,、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源,，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任,。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題,，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
采購(gòu)中心