闡述了用微帶短路線法，通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀量測短路微帶線的反射系數(shù)，進(jìn)行印刷電路板板材相對介電常數(shù)計(jì)算的方法。在給定的板材尺寸參數(shù)及材料特性下，通過ADS軟體中進(jìn)行的理論分析以及ANSOFT公司HFSS軟體中進(jìn)行的三維建模仿真分析，計(jì)算得出了不同頻率點(diǎn)對應(yīng)的相對介電常數(shù)值。同時(shí)分析了方案的誤差對于阻抗設(shè)計(jì)的影響，進(jìn)而驗(yàn)證了測量方案的可行性。考慮到板材介質(zhì)的高頻衰減，測量方法適用范圍從100MHz～5GHz。

　　1950年Barrett R和Cohn S提出的Stripline和1960年ITT Laboratories提出的Microstrip Line奠定了現(xiàn)代PCB工藝和發(fā)展的基礎(chǔ)，50年時(shí)間PCB板的設(shè)計(jì)已經(jīng)由最初的單雙面板發(fā)展到現(xiàn)今的幾十層的巨型計(jì)算機(jī)功能板，從最初的通孔工藝發(fā)展到現(xiàn)今的埋盲孔的HDI工藝，工作信號(hào)頻率從最初的K級(jí)發(fā)展到現(xiàn)在的G級(jí)，可以說傳輸線理論的具體應(yīng)用達(dá)到了一個(gè)相當(dāng)高的境界。近年來手機(jī)、個(gè)人移動(dòng)通信需求的蓬勃發(fā)展，尋求更高效能及更高頻率的印刷電路板(PCB板)已經(jīng)成為了一個(gè)重要的課題。

　　市場上產(chǎn)品競爭的趨勢總是要以更加低廉的價(jià)格提供給消費(fèi)者更好的產(chǎn)品，所以許多公司在追逐更高速、更微型的產(chǎn)品的過程中，為了提供自身產(chǎn)品的市場占有率、降低產(chǎn)品的價(jià)格，將目光更多的投到了FR4上。FR4是目前印刷電路板工藝中最常選用的介質(zhì)材料，它不僅價(jià)格便宜，而且更加具有良好的加工特性，可以使用在1MHz至1GHz乃至3GHz以上范圍的電子產(chǎn)品中。但是有個(gè)問題，印刷電路板的介質(zhì)材料特性會(huì)因?yàn)橹谱鞒绦蛞约爸谱鳝h(huán)境的不同而發(fā)生改變。特別的是，電路板的介質(zhì)材料的特性表現(xiàn)對于高頻或是高速電路的特性影響很大，其中以介電常數(shù)εr對電路的功能和性能影響最大。介電常數(shù)會(huì)影響電路的特性阻抗和信號(hào)傳輸?shù)南辔凰俣龋�但是目前矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀只能測量出印刷電路板的S參數(shù)，并不提供一鍵算出介質(zhì)介電常數(shù)的功能。所以提出一個(gè)簡便快速的得到介電常數(shù)εr的方法對于高速PCB設(shè)計(jì)人員以及板廠工程人員都具有非常重要的意義。

　　該文首先在Agilent ADS軟件中通過對短路微帶線的理論仿真驗(yàn)證了短路線量測方法的可行性及其在實(shí)際量測中的問題;隨后在Ansoft的HFSS中進(jìn)行了50Ω阻抗同軸連接器和10cm長度的50Ω短路微帶線的三維模型建立，通過對該三維模型的仿真我們可以更加實(shí)際的了解這種方法，討論這種方法得到的相對介電常數(shù)量測誤差對于阻抗控制精度的影響。本論文設(shè)計(jì)的量測環(huán)境為1.0mm厚度的FR4基板，銅箔厚度為0.5oz，50Ω同軸連接器及50Ω微帶線的參數(shù)都可以在Agilent ADS中用Linecal得到。

2、短路微帶線理論及其在Agilent ADS中的驗(yàn)證

　　傳輸線模型如圖1所示。

圖1　傳輸線模型

結(jié)論

　　本文從Agilent ADS中對微帶線短路發(fā)的討論出發(fā)，通過在三維仿真工具Ansoft HFSS中的實(shí)際建模和量測說明了本方法的可行性。最后討論了微帶線短路法對于阻抗控制精度的影響。一定要注意，試驗(yàn)中必須要考慮端口連接器對于實(shí)際量測的影響，否則結(jié)果會(huì)出現(xiàn)重大偏差。