[發明專利]一種雙面敷金屬箔板有效介電常數的測量方法

無效

• 申請號: 201110339717.5
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102426299A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 謝永樂;侯照臨;姜書艷
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 成都賽恩斯知識產權代理事務所(普通合伙) 51212
• 代理人: 王璐瑤

技術領域

本發明屬于電子測量及射頻電路設計領域，特別涉及一種雙面敷金屬箔板有效介電常數的測量方法。

背景技術

當電路工作到百兆赫茲以上的射頻段時，雙面敷金屬箔板的有效介電常數對印制板的線寬設置及阻抗特性等的影響都會凸顯出來。有效介電常數是高頻電路設計中一項很重要的參數，但是大量的雙面敷金屬箔板(尤其是國內生產的雙面敷銅箔板)產品參數當中并沒有給出這一重要參數。

在涉及微波電路設計等電子信息工程應用及科研、技術開發中，雙面敷金屬箔板，尤其是雙面敷銅箔板，得到了普遍使用，因為它具有刻制實驗電路時價格低廉且實驗周期短等特點。實際上國內生產的雙面敷銅箔板在質量上是并不遜色于進口電路板，為了更多地利用國產產品，減少對國外高價雙面敷銅箔板的依賴，同時降低實驗代價，并獲得較好的性能指標和實驗效果，亟需一種在低成本條件下能簡潔有效地獲取雙面敷銅箔板有效介電常數的測量方法。

目前，現有的針對雙面敷金屬箔板有效介電常數的測量方法均需要專門裝置。如：諧振腔方法需要諧振腔裝置；電容測量法需要精密電容測量計；公告為CN2066145、名稱為“雙面敷銅箔板介電常數測試裝置”的實用新型專利公開了一種由底座、支架、導軌、檢波系統、調諧裝置及導波波長讀數標尺等構成的雙面敷銅箔板介電常數測試的專門裝置。這些測量方法雖然能夠達到測量目的，但由于需要專門的測量裝置，因此存在成本較高的缺陷，尤其不適合于高校電路設計過程中的測試及實驗。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供一種無需專門測量裝置而只需借助單臺或少量通用測試儀器、低成本、高效率的雙面敷金屬箔板有效介電常數的測量方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

本發明的基本原理是利用高頻信號在微帶線上的傳輸特性，將被測雙面敷金屬箔板加工成帶有一定微帶線圖案的印制板，而后對該印制板進行散射參量(S參數)、或駐波比參數、或相位參數、或特征阻抗參數等電路響應數據的測量。通過電路響應數據與事先通過仿真獲得的仿真數據進行比較，找到與電路響應數據相似程度最高的一組仿真數據，在仿真軟件中與該組仿真數據對應的雙面敷金屬箔板有效介電常數就是最終獲得的被測雙面敷金屬箔板的有效介電常數，達到測量目的。

具體而言，本發明提出的一種雙面敷金屬箔板有效介電常數的測量方法，其步驟如下：

(1)首先選取一副微帶線圖案，在仿真軟件中進行繪制；同時在仿真軟件中，設置被測雙面敷金屬箔板的已知參數，定義信號輸入口和信號輸出口；所述被測雙面敷金屬箔板的已知參數包括雙面敷金屬箔板板厚、敷金屬厚度、介質基片的厚度(可不進行設置，由軟件自行計算)、介質基片的介電常數(可不進行設置，由軟件依據相關算法進行計算)、敷金屬的電導率、敷金屬的磁導率、敷金屬的損耗角正切值、敷金屬表面光滑程度和封裝空間大小。選取的微帶線圖案優先選擇矩形微帶線。所述仿真軟件優先選擇安捷倫公司的ADS射頻微波仿真軟件。

(2)然后在所述仿真軟件中設定至少一個雙面敷金屬箔板的有效介電常數進行仿真，獲得與設定的雙面敷金屬箔板有效介電常數相對應的至少一組仿真數據；所述仿真數據為散射參量、或駐波比參數、或相位參數、或特征阻抗參數。

上述步驟(1)和(2)即是在仿真軟件中繪制微帶線圖案的基礎上，在仿真軟件中通過設置輸入一系列被測板的已知參數、定義信號端口、輸入假定的有效介電常數進行仿真，從而獲得所需的仿真數據。每輸入一個假定的有效介電常數，就獲得一組對應的仿真數據。

(3)將被測雙面敷金屬箔板按照步驟(1)中選取的微帶線圖案加工成為印制板。

(4)對步驟(3)中加工獲得的印制板進行測量，獲取電路響應數據；所述電路響應數據為散射參量、或駐波比參數、或相位參數、或特征阻抗參數。對印制板進行測量優先選擇使用的是矢量網絡分析儀。

經實驗證明，使用散射參量(S參數)、駐波比參數、相位參數、特征阻抗參數中的任一個都可以實現被測板有效介電常數的測量。使用散射參量(S參數)中的“S11”或“S22”參數最易于測得被測板的有效介電常數，因此上述散射參量優先選擇S11或S22。

(5)使用擬合算法，將步驟(4)中獲取的電路響應數據與步驟(2)中獲得的仿真數據進行擬合運算，找出與步驟(4)中獲取的電路響應數據相似程度最高的一組仿真數據；所述被找出的一組仿真數據所對應的雙面敷金屬箔板有效介電常數(即步驟(2)中設定的與該組仿真數據對應的那個雙面敷金屬箔板有效介電常數)即為被測雙面敷金屬箔板的有效介電常數。