介電常數(shù)測量的微帶短路線法及實現(xiàn)技術(shù).pdf

1、電路設計和分析中，阻抗控制以及信號的完整性一直是大家關(guān)注的問題，而介電常數(shù)是其中至關(guān)重要的一個材料參數(shù)。在某些場合的應用中，傳統(tǒng)的+/-10％的阻抗控制精度已經(jīng)無法保證產(chǎn)品性能的一致性，相繼有+/-7%，乃至+/-5%的精度要求出現(xiàn)。我們知道，除了廠家加工中的固有精度誤差外，板材的儲存和使用環(huán)境的變化也會對介電常數(shù)值產(chǎn)生影響，這樣單純按照原材料廠家提供的參數(shù)已經(jīng)逐漸不能滿足設計中對于阻抗控制精度的需要，所以必須要在實際設計和制作前對使用

2、的板材進行介電常數(shù)的測定，以確保阻抗控制的精度。
　　目前關(guān)于介電常數(shù)量測已經(jīng)有了很多研究，也提出了很多不同的測量方法。這里暫且不討論用波導的方法進行介電常數(shù)的測量，主要討論以PCB量測的方式來獲得介電常數(shù)。在利用PCB微帶線進行板材介電常數(shù)的測定中，比較常用的有1/2波長終端耦合串聯(lián)共振法和1/4波長開路短枝共振法。其中，1/2波長終端耦合串聯(lián)共振法是利用制作傳輸線，使用終端耦合串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，借助間隙在高頻時產(chǎn)生的信號耦合進而引發(fā)

3、共振來求得共振頻率，然后通過經(jīng)驗公式得到有效介電常數(shù)；而1/4波長開路短枝共振法是利用1/4波長變換的原理，即一端阻抗無窮大時另外一端可視為短路。在用微帶線進行雙端口信號傳輸中，當短枝滿足1/4波長時，信號的插入損耗會變得異常大。經(jīng)由網(wǎng)絡分析儀的測量可以得到3dB頻率點，考慮到已知實際的1/4波長開路線的長度，通過經(jīng)驗公式的計算即可獲得有效介電常數(shù)。以上兩種方法要么是利用開路耦合進行共振，要么是利用1/4波長變換形成開路點，可見短路法在

4、實際量測中很少應用，這是由于在PCB上用微帶線實現(xiàn)寬頻域較為理想的短路是非常困難的?？紤]到波導系統(tǒng)中實現(xiàn)理想短路的方法，如果我們在PCB上可以用類似的方法來實現(xiàn)較為理想的短路，那么就能夠采用短路法來求得板材的相對介電常數(shù)。
　　本文就是從以上的假想出發(fā)，利用在印刷電路板上制作較為理想的微帶短路線，通過矢量網(wǎng)絡分析儀量測單端口的輸入阻抗峰值（或 S參數(shù)反射系數(shù)的相位零點）所對應的頻點，進而求得微帶線在高頻信號傳輸中所對應的相位速率，