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Technologie PCB
Recherche d'une méthode d'essai appropriée pour la constante diélectrique des matériaux à ondes millimétriques
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Recherche d'une méthode d'essai appropriée pour la constante diélectrique des matériaux à ondes millimétriques

2021-08-22
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Author:Aure

Recherche d'une méthode d'essai de la constante diélectrique du matériau Ondes millimétriquess

The Ondes millimétriques (mm Wave) Fréquence was once a section of spectrum reserved for research and development (RD). Cependant,, Ondes millimétriquesEst maintenant largement utilisé. With the expansion of advanced driver assistance systems (ADAS) and its millimeter-wave radar safety systems, and fifth-generation (5G) cellular communication technology to higher Fréquence, Les fréquences millimétriques seront utilisées par des milliards de personnes dans le monde entier. This means that the demand for PCB Matériaux supporting 28 GHz or higher Fréquence will also continue to grow. Décrire une fréquence aussi élevée Circuit électrique board materials, Par exemple:, the frequency is around 80 GHz, and it is necessary to measure the dielectric constant (Dk) or relative dielectric constant of the material at Ondes millimétriques Fréquence. Cependant,, Dans une gamme de fréquences aussi élevée, Il n'existe pas de normes industrielles claires.

The dielectric constant is the primary concern for most Circuits imprimés Parce qu'il affecte la taille du circuit à la fréquence de fonctionnement. Parce que la longueur d'onde diminue avec la fréquence, especially at Ondes millimétriques Fréquence, the circuit size becomes very small, Il est donc important de connaître avec précision le DK du matériau du circuit.. Essentially, La constante diélectrique DK ou la constante diélectrique relative d'un matériau peut être définie comme le rapport entre la quantité de charge stockée lorsque le matériau est entre deux plaques et la quantité de charge stockée lorsque la plaque est sous vide ou dans l'air.. Le degré de vide DK est "1", and the Dk of any other material is higher than that of vacuum.


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Basic knowledge of Dk

Les méthodes de mesure utilisées par la plupart des fournisseurs de matériaux de circuits imprimés sont des méthodes normalisées reconnues de l'industrie et sont mesurées à des fréquences d'essai spécifiques, comme 10 GHz ou moins. À la fréquence des ondes millimétriques, il existe également des méthodes de mesure du DK pour les matériaux des circuits imprimés, mais ces méthodes ne sont pas aussi bien connues que les méthodes d'essai utilisées à basse fréquence.

Quelle est la difficulté de mesurer avec précision le DK à la fréquence des ondes millimétriques? Pour mesurer la valeur DK d'un matériau, il est possible de tester la matière première à l'essai (mut) ou de la transformer en circuit de référence sous une forme ou une autre et de tester le circuit. Les propriétés DK des matériaux des circuits imprimés sont généralement anisotropes, qu'il s'agisse de fréquences RF, micro - ondes ou millimétriques. Par conséquent, lorsque la méthode d'essai est utilisée pour déterminer la valeur DK du matériau, il est également nécessaire de déterminer DK de l'axe Z (Direction de l'épaisseur) ou du plan X - y (longueur et largeur du matériau) du matériau d'essai. Ces valeurs sont généralement différentes pour différentes directions de matériau, généralement en fonction de la fréquence. Par conséquent, pour les ingénieurs en conception de circuits à ondes millimétriques, on ne peut pas supposer que la valeur DK à 10 GHz sur l'axe Z est égale à la valeur DK à 60 GHz sur le plan XY sous le même matériau. La mesure précise du DK des matériaux des circuits à la fréquence des ondes millimétriques est très importante pour de nombreuses applications à venir des ondes millimétriques et pour les ingénieurs en conception de circuits.

Critères de sélection des candidats

Il existe de nombreuses façons de déterminer la valeur DK du matériau Ondes millimétriques frequencies. However, none of the methods has been accepted as an industry standard test technique by technical standards organizations such as IEEE or IPC. However, some Dk test methods provide very good measurement accuracy and repeatability, Qu'ils soient candidats Ondes millimétriques Dk measurement standards.

La méthode de la longueur de phase différentielle Microstrip est l'une de ces méthodes Ondes millimétriques La technologie de mesure DK peut être utilisée comme norme potentielle. This is a circuit-based test method. De cette façon,, a plurality of 50 ohm microstrip transmission line circuits of different lengths are fabricated on the tested material. Voilà., by measuring the phase angle difference of the two circuits, Les caractéristiques DK du matériau testé peuvent être obtenues. Since the Dk of the tested material may change, Lors de la détermination du DK du matériau, the two microstrip circuits should be as close as possible to minimize the influence of the material Dk change. You can use a high-precision vector network analyzer (VNA) with a frequency coverage of up to 110GHz to test the S-parameter and phase measurement of two microstrip circuits of different lengths on the MUT.

Une autre méthode pour déterminer la valeur DK du matériau de la carte de circuit à la fréquence des ondes millimétriques est la méthode du résonateur annulaire, dans laquelle le résonateur annulaire est un circuit d'essai fabriqué sur le mut. Les dimensions et les paramètres de conception de ces circuits de résonance peuvent refléter avec précision les détails de la fréquence de résonance. Lorsque le résonateur annulaire est traité avec précision sur le MUT, la constante diélectrique et d'autres informations du matériau peuvent être déduites avec précision en mesurant la fréquence de résonance. Les valeurs DK de mut peuvent être extraites en fonction de la taille du circuit et des conditions du logiciel d'entrée en mesurant les réponses du résonateur à anneau couplé à l'écart à la fréquence des ondes millimétriques à l'aide de vna et en les comparant aux résultats numériques fournis par le logiciel commercial de calcul des champs électromagnétiques (EM).

Of course, Dans la pratique, especially for the size of the Ondes millimétriques circuit, the circuit size and tolerances may cause the measured resonant frequency to change, Il en résulte une erreur dans la valeur DK du matériau testé.. Variation de la largeur et de la largeur du fil Circuits imprimés(MUT) thickness will also affect the frequency of the ring resonator. En outre, the thickness of the copper foil on the ring resonator circuit may vary across the Circuits imprimés. Le changement de l'épaisseur du cuivre dans le circuit affectera le couplage et la fréquence de résonance du résonateur annulaire couplé à l'écart. Alors..., Lorsque la méthode d'essai du résonateur annulaire est utilisée pour déterminer Circuits imprimés material at Ondes millimétriques frequencies, it is necessary to minimize the circuit copper thickness change. Critique.

The methods mentioned above are two classic methods of many mature Circuits imprimés Technique d'essai de la valeur DK du matériau, Et peut être utilisé comme méthode standard de mesure et d'analyse dans l'industrie Circuits imprimés materials Dk at Ondes millimétriques frequencies. Les deux méthodes sont basées sur des circuits, and other test methods based on raw materials can also be used.

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