毫米波频段覆铜板基材介电性能的各向异性测试方法研究

通信技术的发展对微波电路的设计提出了越来越高的要求,同时也对微波材料测试提出了越来越高的要求。5G的发展和应用使得电子设备工作的频段从厘米波提升到了毫米波,依赖于材料微观结构的X-Y方向与乙轴方向的介电性能各向异性精确测试成为当前关注的焦点。工作模式为TE01n模式分离式介质谐振腔SPDR法被广泛的应用于X-Y方向的微波介电性能测试,但商用的SPDR腔体最高工作频率仅为15GHz,不能满足毫米波测试的需求。本研究中,基于SPDR的工作原理,采用高性能超低介电常数的谐振器,研发了28GHz的SPDR谐振腔,空腔的Q值大于12000,最大样品厚度0.5mm,满足X-Y方向介电性能的测试需求。传统的乙轴方向材料介电性能测试方法(如微带电路法和平衡圆盘谐振法),操作中测试步骤繁琐,对操作水平要求高,难以满足企业的测试需求。本文创新性的提出了一种采用TE10n模式的电磁带隙结构的新型谐振腔,操作方法与SPDR法完全一样,可满足测试乙轴方向上介电性能的需求。本文基于该结构,设计了28GHz的分离式电磁带隙谐振腔(SEBGR),空腔的Q值大于4000,最大样品厚度0.5mm,可满足Z方向介电性能的测试需求。利用28GHzSPDR腔体和28GHzSEBGR腔体对熔融石英玻璃和聚四氟乙烯等典型的各项同性材料进行了测试,X-Y方向与乙方向的介电性能基本一致,符合预期结果,测试结果准确度达到要求。本研究中用于毫米波测试的SPDR腔体和28GHzSEBGR腔体,为电路板基材介电性能的各向异性检测提供了一种实用化的解决方案,具有十分广阔的应用前景。