首页 > 资讯 > > 详解射频介电材料特性测量方法

详解射频介电材料特性测量方法

订阅可获得最新品牌资讯,品牌资源和促销活动等,已有2人订阅
+订阅 已订阅
在射频和微波结构中,平面电路、传输线、天线和其他有源/无源射频硬件的特性取决于介质元件的介电常数和损耗角正切,因此介质材料的特性至关重要。

唯样已成为PASTERNACK官方授权代理商


摄图网_500703421_电气自动化(企业商用).png

在射频和微波结构中,平面电路、传输线、天线和其他有源/无源射频硬件的特性取决于介质元件的介电常数和损耗角正切,因此介质材料的特性至关重要。然而,测试介电材料的复介电常数性能需要一些介电测试结构的设置和设计,以产生最有用的结果。今天我们主要来了解一下介电材料特性的测量方法。


介电材料特性测量技术有传输和反射测量的传输线法、开放式同轴探针法、自由空间法和谐振法。对于这些类型的介电参数提取,可能需要VNA测试同轴电缆组件、高速端发射连接器同轴GS/GSG探针和探针定位器以及各种波导硬件


0 1

传输/反射法


该方法可以利用传输线或波导结构来提取已知介电结构的介电常数、损耗角正切以及磁导率。对于同轴或横向电磁(TEM)模式平面传输线,可以使用适当的技术在整个TEM频率范围内提取所有介质材料的特性。


在波导的情况下,介电特性提取被频带限制为单模操作。可以设计传输线和波导结构,使得介电样品可以插入测试结构中并相应地进行测量,尽管在某些情况下,有必要设计和制造这些类型的测试结构,使得电介质是传输线或波导的组成部分。

PE3VNA1802.jpg

耐用 VNA 测试电缆组件,SMA 公头转SMA 母头 ,DC~18 GHz,RoHS


本质上,传输/反射方法包括在传输线或波导内放置电介质,并使用VNA来测量传输和反射响应。通常,测量的是复数散射参数(S参数)S11和S21。然后必须通过提取算法运行这些结果,这些算法需要传输线或波导结构的精确模型、导体特性和结构的精确物理测量。VNA必须在测量之前进行校准,校准平面最好到介电测试结构的末端。VNA线和介电测试结构之间的互连的进一步嵌入可以通过测试仅包括互连过渡区的结构来完成,从而使校准平面正好到达介电测试区。


最终,这些技术的准确性取决于传输线/波导模型、物理测量、提取技术和VNA性能。根据传输线或波导结构的制造方式,可能需要破坏性测量来确定结构的实际物理测量,特别是在嵌入式或分层平面传输线或光波导的情况下。


0 2

开放式同轴探针测量法


开放式同轴探针介电特性测量方法是一种无损且相对灵活的方法。与传输/反射线法不同,同轴探针法可用于测量所有样品或介电材料,只需其厚度足够,并且探针可压靠或浸入其中。该方法仅使用单端VNA测量的反射系数来确定样品的介电常数。

PE45511.jpg

2.4mm母头连接器,夹紧/焊接式(俘获式端子),末端装接PCB连接器, 可拆卸末端装接连接器, 标准尺寸


该测试方法要求对系统进行校准,使反射系数测量参考探针孔径计划,该计划通常需要参考电介质液体和与开口同轴探针兼容的校准标准。由于该方法只能从反射测量中提取介电特性,因此只能用这种方法测量介电常数。然而,这种方法也不需要机械加工或复杂的样品制备,并且在适当的设置下,样品可以是固体、液体甚至气体。校准电介质标准品的污染以及样品的任何污染都是该方法关注的问题。


0 3

自由空间法


电介质测量或表征的自由空间方法包括将电介质样品悬浮在两个高方向性天线之间,每个天线都连接到VNA。天线之间的电介质引起的自由空间响应的变化可利用S参数来计算介电常数和损耗角正切。因此,样品必须放置在两个天线之间,且尺寸和厚度足够,与自由空间相比,以便对两个天线之间通道产生显著影响。因此,如果样品对于天线来说太小、太薄或介电常数或损耗太低,那么这种方法将呈现与可接受程度上相比更高的误差。此外,电介质样品应尽可能与天线之间的平面平行和共形,以免有额外的不确定性。当然也可以设计和制造一种容器,该容器可以容纳液体样品或其他不规则的样品,如粉末或气体,只要它们能够确保在可以卸的样品保持器内。

图片

射频同轴GSG探针,1500 微米间距,DC - 40 GHz,用于对接电缆,2.92mm接口


自由空间法能够控制测试环境和校准测量系统,有几种校准自由空间测量系统的方法,所有这些都必须在天线连接到VNA并安全安装的情况下完成。透反射线(TRL)、透反射匹配(TRM)和直线反射线(LRL)。LRL方法通常被认为是最准确的。它是在一个校准步骤中将天线精确地间隔开四分之一波长,并且还将高反射平坦导体直接放置在两个天线之间的平面中。同时建议对样品支架进行时域门控和去嵌入,来限制样品支架的影响以及来自空间反射。


这种方法的优点在于,可以在环境室中进行,也可以通过室内进行。通过这种方式,样品可以在各种温度、压力、气体混合物甚至真空中进行测试。


0 4

谐振法


测试电介质有各种各样的谐振方法,基本原理是,具有给定被测介电材料(MUT)的样品或结构的介电特性与具有样品的介电特征和设计一致的谐振响应。


常见的谐振方法包括分柱谐振器、腔谐振器、法布里-珀罗谐振器和凹状谐振器。还有在衬底上或涂层的情况下制造谐振平面结构的技术,这些技术可用于提取电介质样品的相对介电常数和磁导率。然而,谐振方法可能不太适合测量电介质的损耗角正切,因为与导电结构中的损耗和其他RF损耗相比,可能很难从电介质中提取损耗。

PE-W28TW1001A.jpg

WR-28 90° 扭波导, UG-599/U 法兰, 26.5 GHz ~ 40 GHz


谐振方法通常包括两端口探针方法,其中可以测量空腔或其他谐振结构。当插入介电样品时,谐振结构的谐振响应发生变化,并且可以从中提取介电响应。一些谐振方法能够测量非常小的样品,但通常也被限制在非常窄的频率范围内。因此不同的谐振方法可以在几个特定频率下测量样品的介电特性,但这些方法无法深入了解样品的宽带介电性能。


厦门唯样ONEYAC电子元器件平台,主营元器件代理,现货库存,自营仓储,厦门仓/香港仓直发,原厂官方授权,当天发货,渠道来源可追溯,快速BOM配单,阻容感国内领先优势,稳定交付。


点赞 (0)

收藏 (0)

最新文章

查看更多

热门标签

热门文章

唯样公众号二维码

扫描二维码,获取更多的唯样商城产品、技术资讯。
公众号:oneyac

上一篇:

喇叭天线全攻略:类型及应用都在这里~

下一篇:

那么多网线插座,凭什么它最特别?

我的足迹

清空浏览历史

我的收藏 默认收藏夹

进入我的收藏>>

线

在线销售