Calcolo della permittività dei PCB
Ho letto che la permittività di FR-4 è di circa 4,5, tuttavia mi piacerebbe misurare la permittività di un'effettiva scheda rivestita in rame a doppia faccia, il modo in cui penso è misurare lo spessore del substrato e calcolare la capacità di un condensatore a piastre parallele con aria tra di esso, quindi misurare la capacità della scheda rivestita di rame collegando gli elettrodi su entrambi i lati utilizzando un buon misuratore LCR. Il rapporto tra il valore misurato e il valore calcolato dovrebbe darmi la permettività relativa.
Non sto cercando estrema precisione qui.
Voi cosa suggerite?
Risposte
In effetti, questo è un modo comune per misurare la costante dielettrica dei materiali. Suggerirei di "calibrare" i cavi e/o di utilizzare una misurazione a 4 fili (a condizione che il misuratore LCR lo supporti).
Devi fare attenzione però: la capacità di due quadrati da 10 cm x 10 cm su FR4 da 1,6 mm di spessore (assumendo una permittività di circa 4) è circa dell'ordine di 0,2 nF, quindi devi stare attento con la tua configurazione per evitare la tua misurazione viene rovinata dalla capacità parassita.
Altri metodi che possono essere utilizzati sono la creazione di linee di trasmissione (ma l'utilizzo di una linea di trasmissione richiede molta esperienza e precisione per ottenere qualcosa di utile: è davvero necessario tenere conto della larghezza e del profilo della striscia dopo l'incisione per ottenere risultati corretti).
Un metodo che ho usato con un certo successo è quello di creare risonatori (di solito risonatori ad anello o risonatori a fessura di terra). Abbinando le prestazioni misurate del risonatore alle simulazioni è possibile ottenere buoni risultati (di nuovo, a condizione che sia possibile "calibrare" gli effetti di incisione).
Se vuoi davvero informazioni ad alta frequenza, allora accedi/trova/prendi in prestito/affitta un analizzatore di rete Hewlett Packard standard, che ti darà perdite e ritardi.
Queste macchine per impostazione predefinita funzionano a 3.000 MHz.
Per misurazioni stabili, dovrai lavorare non con WIRES, ma con connettori coassiali a vite SMA.
E per ridurre al minimo i riflessi tra SMA e il tuo PCB, usa i connettori di "transizione" edge_mount. Evita le versioni con paratia.
Le macchine HP/Agilent/Keysight sono molto resistenti. Sospetto che qualsiasi VNA che raggiunga i 3.000 MHz (dove FR-4 diventa piuttosto in perdita) e con un livello di potenza ben al di sopra del rumore di fondo termico di 50 ohm in una larghezza di banda di 100.000 cicli (-120 dBm) funzionerà bene.