Calculando a permissividade de PCBs
Eu li que a permissividade do FR-4 é em torno de 4,5, no entanto, eu gostaria de medir a permissividade de uma placa real revestida de cobre de dupla face, o que estou pensando é medir a espessura do substrato e calcular a capacitância de um capacitor de placas paralelas com ar entre ele, então meça a capacitância da placa revestida de cobre conectando eletrodos em ambos os lados usando um bom medidor de LCR. A razão entre o valor medido e o valor calculado deve me dar a permissividade relativa.
Não estou procurando precisão extrema aqui.
O que vocês sugerem?
Respostas
De fato, esta é uma maneira comum de medir a constante dielétrica dos materiais. Eu sugeriria 'calibrar' seus cabos e/ou usar uma medição de 4 fios (desde que seu medidor LCR suporte isso).
Você precisa ter cuidado: a capacitância de dois quadrados de 10 cm x 10 cm em FR4 de 1,6 mm de espessura (assumindo permissividade de cerca de 4) é da ordem de 0,2 nF, então você precisa ter cuidado com sua configuração para evitar sua medição sendo arruinada por capacitância parasita.
Outros métodos que podem ser usados são fazer linhas de transmissão (mas usar uma linha de transmissão requer muita experiência e precisão para obter algo útil - você realmente precisa levar em consideração a largura e o perfil da faixa após a gravação para obter resultados corretos).
Um método que usei com algum sucesso é fazer ressonadores (geralmente ressonadores de anel ou ressonadores de slot de terra). Ao combinar o desempenho do ressonador medido com as simulações, você pode obter bons resultados (novamente, desde que você possa 'calibrar' os efeitos de gravação).
Se você realmente deseja informações de alta frequência, acesse/encontre/pegue emprestado/alugue um analisador de rede Hewlett Packard padrão, que causará perdas e atrasos.
Essas máquinas, por padrão, funcionam a 3.000 MHz.
Para medições estáveis, você precisará trabalhar não com WIRES, mas com conectores coaxiais SMA aparafusados.
E para minimizar os reflexos entre o SMA e seu PCB, use conectores de "transição" edge_mount. Evite as versões de anteparo.
As máquinas HP/Agilent/Keysight são muito duráveis. Suspeito que qualquer VNA que atinja 3.000MHz (onde o FR-4 fica com bastante perda) e com nível de potência bem acima do piso de ruído térmico de 50 ohms em largura de banda de 100.000 ciclos (-120 dBm) funcionará bem.