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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 電路板介電常數(shù)測(cè)量方法的研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡(jiǎn)介：
- 本文總結(jié)了測(cè)量及求解電路板介電常數(shù)實(shí)部的四種方法，討論了微帶介質(zhì)諧振器損耗角正切的測(cè)量及求解方法，提出用兩根開路微帶線代替一根開路微帶線，通過(guò)測(cè)量它們的時(shí)域波形求解介電常數(shù)實(shí)部的改進(jìn)方法。最后用Ansoft HFSS11軟件進(jìn)行了仿真。通過(guò)仿真與測(cè)量結(jié)果的比較得出矩形諧振腔精度較高的結(jié)論。
- 詳細(xì)介紹：
- 總結(jié)了測(cè)量及求解電路板介電常數(shù)實(shí)部的四種方法，討論了微帶介質(zhì)諧振器損耗角正切的測(cè)量及求解方法，針對(duì)四種求解方法開發(fā)了計(jì)算軟件，制作了測(cè)試夾具及微波電路測(cè)試板，提出用兩根開路微帶線代替一根開路微帶線，通過(guò)測(cè)量它們的時(shí)域波形求解介電常數(shù)實(shí)部的改進(jìn)方法。為說(shuō)明各種方法的可行性，采用Ansoft HFSS11軟件進(jìn)行了仿真。最后比較了各種方法的測(cè)量結(jié)果、仿真結(jié)果，并將測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比較，得出矩形腔諧振法精度較高的結(jié)論。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：更精確的提取電路板的介電常數(shù)。 基本思路：總結(jié)測(cè)量及求解電路板介電常數(shù)的不同方法，在此基礎(chǔ)上尋求改進(jìn)方法；制作測(cè)試夾具及微波電路測(cè)試板，開發(fā)計(jì)算軟件；采用Ansoft HFSS11軟件進(jìn)行仿真，并將測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果比較，確定精度較高的方法。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件對(duì)時(shí)域測(cè)量法進(jìn)行了改進(jìn)：用兩根微帶線代替一根微帶線進(jìn)行時(shí)域測(cè)量，求解介電常數(shù)。 2、制作了測(cè)試夾具系統(tǒng)及微波電路測(cè)試版，比較各種實(shí)際測(cè)量結(jié)果、各種仿真結(jié)果，并將測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果比較，得出精度較高的方法。 3、針對(duì)不同的測(cè)量方法開發(fā)了計(jì)算軟件。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 在微波器件的設(shè)計(jì)與制作中,電路板的介電常數(shù)是設(shè)計(jì)電路依據(jù)的最基本參數(shù)。但是在實(shí)際工作中,電路板的介電常數(shù)與廠家提供的介電常數(shù)之間有些誤差，使電路的實(shí)現(xiàn)達(dá)不到最佳化。該作品通過(guò)比較各種測(cè)量及求解介電常數(shù)的實(shí)驗(yàn)及仿真結(jié)果，選擇出最方便，最精確的測(cè)量及求解介電常數(shù)的方法，供設(shè)計(jì)微波電路者使用，提高微波器件的性能。該方法已應(yīng)用在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（60771032）中。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 總結(jié)了測(cè)量及求解電路板介電常數(shù)實(shí)部的四種方法，討論了微帶介質(zhì)諧振器損耗角正切的測(cè)量及求解方法，針對(duì)四種求解方法開發(fā)了計(jì)算軟件，制作了測(cè)試夾具及微波電路測(cè)試板，提出用兩根開路微帶線代替一根開路微帶線，通過(guò)測(cè)量它們的時(shí)域波形求解介電常數(shù)實(shí)部的改進(jìn)方法。為說(shuō)明各種方法的可行性，采用Ansoft HFSS11軟件進(jìn)行了仿真。最后比較了各種方法的測(cè)量結(jié)果、仿真結(jié)果，并將測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比較，得出矩形腔諧振法精度較高的結(jié)論。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)（已向某學(xué)報(bào)提交申請(qǐng)）
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- [1]蔡樹榛.測(cè)量介電常數(shù)的一種方法[J]. 復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).1997,(02). [2]倪爾瑚.用諧振腔-截止波導(dǎo)技術(shù)測(cè)量介質(zhì)諧振器的復(fù)介電常數(shù)[J].微波學(xué)報(bào).2000. [3]董成玲.微波介質(zhì)基板復(fù)介電常數(shù)測(cè)量分析[D].南京理工大學(xué).2010. [4]鄭伯群，劉克成，尹家賢，.宋學(xué)誠(chéng)，劉堅(jiān).微帶線有效介電常數(shù)測(cè)量方法[J].國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào).1986. [5]David M.Pozar. Microwave Engineering. by John Wiley & Sons.Inc.1998 [6]SergeyN.Dudorov,DmitriV.Lioubtchenko,Juha A.Mallat.Two differential open resonator techniques for measuring dielectric constants of thin films on substrates[J].IEEE Transactions on Information Theory.2008. [7]KAMAL SARABANDI ，F(xiàn)AWWAZ T. ULABY.Technique for Measuring the Dielectric Constant of Thin Materials.IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, VOL. 31, NO. 4, DECEMBER 1988
同類課題研究水平概述
- 近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)于電路板介電常數(shù)的求解方法有許多，但主要的方法歸結(jié)為諧振法、傳輸線終端短路法、時(shí)域法、傳輸法等。 諧振法是通過(guò)測(cè)試諧振腔的諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)等計(jì)算出材料的復(fù)介電常數(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試準(zhǔn)確度高，尤其適用于低耗材料的損耗測(cè)試。缺點(diǎn)是其測(cè)試往往在某一個(gè)頻率點(diǎn)，因此測(cè)試頻帶有限。具體有如下幾種實(shí)現(xiàn)方法: (a)圓柱形高Q腔法 該法采用圓柱形諧振腔的TE01n模，被測(cè)樣品加工成圓形片狀置入腔內(nèi)，通過(guò)測(cè)出的加載前后的諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)計(jì)算出復(fù)介電常數(shù)。該方法利用了腔的高Q值，因此測(cè)試準(zhǔn)確度較高，通常作為國(guó)家計(jì)量部門的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。但由于樣品要求高，因此工業(yè)使用少。 (b)諧振腔微擾法 該法通常采用較小介電常數(shù)的被測(cè)介質(zhì)材料置入諧振腔，對(duì)強(qiáng)內(nèi)場(chǎng)作微小擾 通過(guò)對(duì)諧振腔的測(cè)量，可得材料的復(fù)介電常數(shù)。該法由于樣品簡(jiǎn)單，因此工業(yè)上使較多。但擾動(dòng)較大時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)較大的測(cè)量誤差。 (c)微帶諧振器法 該法通常將被測(cè)材料作為環(huán)狀微帶諧振器的襯底，對(duì)其諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)進(jìn)測(cè)量得出介電常數(shù)。 傳輸線終端短路法是將被測(cè)樣品加工成可嵌入波導(dǎo)或同軸線內(nèi)填滿終端，然后終端用金屬片路。入射的波經(jīng)被測(cè)介質(zhì)反射后對(duì)低耗材料的損耗反應(yīng)靈敏度低，損耗誤差較大。 時(shí)域法是由時(shí)域網(wǎng)絡(luò)分析儀產(chǎn)生一定形狀的波形，使該波含有豐富的諧波，這些諧波經(jīng)被測(cè)介質(zhì)材料的反射和傳播，對(duì)反射信號(hào)和傳輸信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以得到材料的電參數(shù)。 傳輸法該法是將被測(cè)材料置于測(cè)試系統(tǒng)中的適當(dāng)位置作為雙口網(wǎng)絡(luò)，測(cè)量此雙口網(wǎng)絡(luò)的s參數(shù)，從而推算出其復(fù)介電常數(shù)。
