Материал испытания
Заказчик: ООО «Фрегат»
Исполнитель: Центр коллективного пользования «Прикладная электродинамика и антенные измерения» Южного федерального университета.
Цель: проведение измерения и сравнения характеристик материалов фирмы Rogers RO3006 и RO4003 с материалами фирмы Shengyi Technology SG3615 и LNB33 соответственно.
Методика проведения испытания
Основные эксплуатационные характеристики (для дополнительной надежности должны оставаться стабильными):
– диэлектрическая проницаемость ε (которая влияет на импеданс линий связи);
– тангенс угла потерь tgẟ;
– прочность сцепления фольги с диэлектрическим основанием.
Испытания измерения диэлектрической проницаемости и тангенс угла потерь (несколько вариантов)
При измерении диэлектрической проницаемости материалов использовали два метода. Первый метод - метод объемного резонатора, второй - метод линии передач.
Метод объемного резонатора
Метод измерений с помощью объёмного резонатора предназначен для измерения тонких плёнок, подложек и других материалов с низкими потерями. В методе используется анализатор цепей для измерения резонансной частоты и добротности (Q) оснастки с объёмным резонатором, сначала пустой, а потом с исследуемым образцом. Затем на основе результатов этих измерений, а также известного значения толщины образца и ряда других параметров объёмного резонатора вычисляется диэлектрическая проницаемость. Поскольку этот метод резонансный, то в отчёте указывается только одна точка частоты (близкая к 10ГГц). Типичное разрешение для этого метода составляет 10-4. В измерении использовался векторный анализатор цепей Р5004А и резонатор 85072A.
Рисунок 1 – Стенд
На рисунке 1 представлен испытательный стенд
Цифрами обозначены следующие элементы:
1) ручки для подстройки коэффициента передачи;
2) кинематическое крепление на неподвижном цилиндре обеспечивает точное, жесткое выравнивание;
3) прецизионные цилиндры с алмазной обработкой покрыты медью и золотом для обеспечения высокой добротности и разрешения по касательной потерь;
4) место для образца;
5) прокладка кабелей к соединительным петлям скрыта и защищена;
6) встроенный цифровой микрометр регулирует зазор между цилиндрами и одновременно измеряет толщину образца.
Методика измерение в цилиндрическом резонаторе
Подготовительный процесс включает в себя:
- подключение необходимых проводов / кабелей/ питание;
- включение техники (ПК, анализатор спектра);
- включение ПО.
Измерения
Измерить толщину материала с помощью штангенциркуля/ микрометра до сотых долей (точность измерения толщины имеет значительное влияние на измеряемые параметры).
Задать необходимые параметры в ПО (Для получения необходимого резонансного пика необходимо приблизительно задать ɛ и с точностью до сотых толщину измеряемого образца материала, задать необходимую частоту из предложенных (разрешающая способность - 10 точек частоты, для измерения пустого резонатора установить примерно на 10 ГГц).
Примечание: в случае если ɛ неизвестно, то ПО имеет возможность померить приблизительное значение на 5ГГц, на частотах выше необходимо знать ɛ примерное значение для образца материала.
Произвести работу с прибором. С помощью ручки (6) установить обнуленные значения (для измерения пустого резонатора).
После установки включить измерение. В случае необходимости произвести подстройку коэффициента передачи с помощью ручек (1).
Примечание: в пустом резонаторе добротность должна быть не менее 20 000.
Следующим шагом измерения характеристик образца материала, устанавливаем на место для материала измеряемый материал (4) и устанавливаем его ранее измеренную толщину с помощью ручки (6). Материал должен быть помещен так, чтобы он перекрывал внешнюю часть цилиндра (рекомендованный размер образца не менее 56мм *56 мм).
Производим измерение по аналогии с пустым резонатором.
После выполнения указанных действий были получены результаты они представлены в программном окне.
Примечание: для получения достоверных результатов, необходимо знать примерных характеристики материала, с которым работаете. Поскольку программное обеспечение может выдать характеристики, привязанные к другому резонансному пику. Погрешность по ɛ ±1%. Измерение производиться в перчатках и со спиртовой обработкой при нормальных условиях.
Метод линии передач
Метод линии передачи лучше всего работает с материалами, которым можно придать форму, точно прилегающую к внутренней поверхности держателя образца. Опция 001 для N1500A включает в себя алгоритм компенсации влияния воздушного зазора между образцом и держателем для устранения источника наибольшей погрешности метода измерений с помощью линии передачи. В качестве держателей образцов используют воздушные коаксиальные линии или прямоугольные волноводы. В измерении использовался векторный анализатор цепей Р5004А и волноводный калибровочный набор X11644A, в качестве держателя образцов. Проведены измерения только материалов RO3006 и SG3615.
Подготовительный процесс:
- подключение необходимых проводов / кабелей/ питание;
- включение техники (ПК, анализатор спектра);
- включение ПО;
- калибровка оборудования под данный тип измерения.
После калибровки необходимо измерить толщину исследуемого материала с помощью штангенциркуля/ микрометра до сотых долей. После получения данного параметра, материал помещается в держатель образцов для проведения измерений. Измерение производиться в перчатках и со спиртовой обработкой при нормальных условиях.
Результаты измерений представлены в таблице 1 на определенных частотах и приведены на рисунке 2.
Результаты измерения параметров материалов и параметры материалов, представленные изготовителем
Табл.1. – Параметры материалов
Примечание: * - указанное значение представляет собой среднее значение.
Графическое сравнение некоторых методов
Рисунок 2 – Сравнение диэлектрической проницаемость измеренной разными методами
На рисунке 2 приведено сравнение измерений материалов двумя методами: измерение с помощью резонатора с разделенным цилиндром и с помощью волновода для двух материалов. Отдельные точки розовая и черная показывают измерение, проведенное с использованием резонатора с разделенным цилиндром, для материала RO3006 и SG3615 соответственно. Линии сплошная красная и синяя пунктирная иллюстрируют измерения, проведённые с использованием метода линии передачи (волноводный калибровочный набор X11644A), для материала RO3006 и SG3615 соответственно
Исследования по материалам проводились в Центре коллективного пользования «Прикладная электродинамика и антенные измерения» (ЦКП ПЭДиАИ).
ЦКП «ПЭДиАИ» имеет безэховую камеру (БЭК) размерами 5*3*12 м, работающую в диапазоне частот от 1ГГц до 40 ГГц. Камера оснащена автоматизированным измерительно - вычислительным комплексом (АИВК) TMCA/1-40/ДБЗ/ЕВ-FD.
Комплекс внесен в Государственный реестр средств измерений и допущен к применению в РФ (свидетельство №46335-10 от 30.12.2010г.) и аттестован в диапазоне 1-40ГГц. БЭК полностью покрыта РПМ Eccosorb VHP-60-NRL; уголковые области закрыты плоским РПМ Eccosorb FS-50-NRL.
В БЭК были проведены исследования макетов АР Вивальди, выполненных с использованием некоторых материалов RO3006, RO4003 и SG3615
Сравнение результатов измерений и расчетов для макетов, изготовленных из RO3006, RO4003 и SG3615 приведены ниже:
Рисунок 1 – КСВН 4-ого порта макета с использованием материала SG3615
Рисунок 2 – КСВН 4-ого порта макета с использованием материала RO3006
Рисунок 3 – КСВН 4-ого порта макета с использованием материала RO4003.
Данные исследования показывают соответствие параметров реальных материалов, из которых изготовлены макеты с параметрами, которые заложены в электродинамических моделях.
Более подробную информацию и технические характеристики материалов Shengyi Technology Co., Ltd. (SYTECH), вы можете получить в компании «Фрегат».
Разместить заказ на пробную партию печатных плат на материале Sytech можно по тел. 8 800 301-96-04, e-mail: info@fregat.ru
