移動無線通信系統(tǒng)正朝著第五代（5G）通信技術(shù)邁進(jìn)，并逐步向毫米波（mmWave）頻段發(fā)展。對于許多電路設(shè)計工程師而言，意味著要慎重考慮印刷電路板（PCB）材料的選擇，并了解它在毫米波頻率下的 5G 電路系統(tǒng)中的性能特征。這意味著許多高頻電路設(shè)計工程師，需要依靠線路板材料廠家提供的介電常數(shù)（Dk）測量值，來作為設(shè)計電路的基礎(chǔ)。但是，這些材料的 Dk 測量值可靠性如何呢？ IPC 等組織定義的標(biāo)準(zhǔn)化測試方法為測量材料 Dk 提供了行之有效的方法。實際上，IPC 有 12 種不同的方法來確定材料的 Dk 值（含導(dǎo)體或不含導(dǎo)體）。但是，這些方法存在一些變化量，導(dǎo)致某種材料計算出的 Dk 可能會發(fā)生偏差。比如線路板材料的 Dk 值通常具有各向異性，那么通過相同線路板材料的 x-y 平面確定的 Dk 與 z 軸或厚度方向確定的 Dk 是不同的。而且，線路板材料的 Dk 也與頻率相關(guān)，Dk 值隨頻率增加而降低。因此，在比較線路板材料的 Dk 值時，在相同的測試頻率和相同的材料方向或坐標(biāo)軸上進(jìn)行比較是非常重要的。使用相同的 Dk 測試方法，有助于它們進(jìn)行更準(zhǔn)確的對比，因為來自不同測試方法的結(jié)果可能會有所不同。那么，哪個是正確的 Dk 值的測試方法？尤其是下一代電路的模型或設(shè)計，采用正確的 Dk 值十分關(guān)鍵。盡管測試方法具有可重復(fù)性，但相同線路板材料使用不同的測試方法結(jié)果也會有所不同。重要的是要理解為什么會發(fā)生這種情況，特別是用選定材料的 Dk 來設(shè)計和制造 24GHz 或者更高頻率的 5G 電路時更是如此。用于確定被測材料（MUT）Dk 的測試方法包括直接測試原介質(zhì)材料的方法，即是將原材料介質(zhì)放入夾具中并用金屬導(dǎo)體將被測材料壓緊進(jìn)行測試；也包括通過在某材料上加工具有鮮明特性的電路，對該電路測試來完成被測材料 Dk 的確定?；跍y試夾具的 Dk 測試方法，例如 IPC 標(biāo)準(zhǔn) IPC-TM-650 2.5.5.5 Rev C 就是其中之一。該測試方法詳細(xì)介紹的夾緊式帶狀線測試方法，最大程度的減小了電路加工對材料 Dk 測試的影響，從而確定介質(zhì)原材料的 Dk。在夾緊式帶狀線測試夾具中，是將兩塊原始介質(zhì)材料夾在金屬電路層兩側(cè)，以形成帶狀線諧振器的。盡管這種 Dk 測量方法試圖盡量消除加工過程對材料 Dk 的影響，但它仍然有一些其他的不可控性變量的影響，如在帶狀線諧振器兩側(cè)的被測材料的厚度變化。這種夾緊帶狀線的厚度是由測試夾具中間的諧振器厚度和兩側(cè)的被測材料的厚度共同構(gòu)成。形成該帶狀線諧振器的厚度變化會影響該測試夾具確定的 Dk 值（該值往往是厚度范圍的平均值）。放置在測試夾具的材料的不均勻性也可能會導(dǎo)致空氣滯留在測試夾具中，從而影響 Dk 值。因為空氣的 Dk 值約為 1，空氣的存在會降低被測材料（MUT）的 Dk，空氣越多影響越大。為了保持一致性和準(zhǔn)確性，IPC 測試方法明確定義了測試夾具中使用的硬件類型，例如直徑 3.5 毫米的同軸電纜，N 型同軸連接器等。這種互連確保了儀器（VNA）和測試夾具在進(jìn)行高頻測量時具有可重復(fù)性，但這種硬件類型也會設(shè)定一個頻率限制，不高于 12GHz。在較高的頻率下當(dāng)然仍可以使用帶狀線測試夾具方法進(jìn)行 Dk 測量，但是必須對硬件進(jìn)行改進(jìn)，包括待測材料（MUT）要更薄，和更小直徑的同軸電纜和連接器等等。還必須明確定義硬件的性能極限，例如插入損耗，相位精度和帶寬等，以確保此類 Dk 測量在高頻率下的一致性和準(zhǔn)確性。

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