網(wǎng)傳價格賣到了一萬塊上下的iPhone XS、iPhone XS Max也遇到了信號問題，甚至還不如上代iPhone X。很多人都將其歸咎于Intel基帶，指責蘋果為了和高通的商業(yè)矛盾而放棄更好的高通方案，強制全面使用技術(shù)上差一截的Intel方案，給用戶挖了個坑，也有人認為是射頻問題。

不過相關(guān)天線工程師進行一番分析后發(fā)現(xiàn)了不一樣的地方，通過分析基帶、射頻、天線三處后提出，前兩個導致信號不好的可能性基本可以排除，根源其實不僅有天線，還有極為關(guān)鍵的是天線處手機外殼的材料選擇。如果天線處手機外殼材料選擇不合適，也會對信號傳輸品質(zhì)影響尤為嚴重。如何確保材料選擇是否合適，最關(guān)鍵的電性指標是介電性能（即介電常數(shù)Dk和介電損耗Df）。因材料介電性能的變化，會直接導致阻抗改變，從而間接影響到信號傳輸?shù)钠焚|(zhì)和效率。

接下來讓小編給大家介紹下材料介電性能之常見評估方案：包括介電性能的定義、測試原理、方法及測試設(shè)備：

序言

介電特性是電介質(zhì)材料極其重要的性質(zhì)。在實際應用中，電介質(zhì)材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗是非常重要的參數(shù)。例如，

• 手機后蓋材料要達到阻抗匹配要求不影響信號傳輸，從而要求材料在某些特定頻率內(nèi)（2G,3G,4G,WiFi，NFC，Bluetooth等）介電常數(shù)和介質(zhì)損耗需控制在一定規(guī)格內(nèi)；
• 制造電容器的材料要求介電常數(shù)盡量大，而介質(zhì)損耗盡量小，從而實現(xiàn)小尺寸大容值；
• 制造儀表絕緣器件的材料則要求介電常數(shù)和介質(zhì)損耗都盡量小，從而實現(xiàn)高阻絕緣；
• 而在某些特殊情況下，則要求材料在一定頻率范圍內(nèi)要有較大介質(zhì)損耗等。

常見需評估介電特性案例主要有：PCB材料、陶瓷基片、手機后蓋及外殼、保護膜、汽車中控前面板等等。

1.介電常數(shù)定義

介電常數(shù)描述的是材料與電場之間的相互作用。圖 1 顯示了介電常數(shù)的主要計算公式。介電常數(shù) (K)等于復數(shù)相對介電常數(shù) (εr*)，或復數(shù)介電常數(shù) (ε*) 與真空介電常數(shù) (ε0) 的比值。復數(shù)相對介電常數(shù)的實部 (εr’) 表示外部電場有多少電能儲存到材料中; 對于絕大多數(shù)固體和液體來說，εr’>1。復數(shù)相對介電常數(shù)的虛部 (εr’) 稱為損耗系數(shù)，表示材料中儲存的電能有多少消耗或損失到外電場中。εr’始終> 0，且通常遠遠小于εr’。

2.介電常數(shù)測試方法介紹

2.1. 使用平行板法測量介電常數(shù)

當使用阻抗測量儀器測量介電常數(shù)時，通常采用平行板法。圖 2 顯示了平行板法的

概圖。平行板法在 ASTM D150 標準中又稱為三端子法，其原理是通過在兩個電極之間插

入一個材料或液體薄片組成一個電容器，然后測量其電容，根據(jù)測量結(jié)果計算介電常數(shù)。阻抗測量儀器將測量電容 (C) 和耗散 (D) 的矢量分量，然后由軟件程序計算出介電常數(shù)和損耗角正切。

• 阻抗材料分析儀和材料測試夾具組成的介電性能測量系統(tǒng)
• 
  

– 寬頻率范圍: 1MHz 至1GHz

–介電特性：|εr|, εr'（Dk）, εr”, tan δ(Df)

–待測物尺寸要求：外徑d≥15 mm，厚度0.3 mm≤t≤3 mm

–測試精度說明：

–適用的介電材料為表面光滑且厚度均勻的固體薄片，例如PCB、聚合物、陶瓷基片和薄膜材料等

• 測量實例

如下圖所示，使用阻抗材料分析儀和專門的材料測試夾具，可以獲得環(huán)氧樹脂玻璃的頻率特征測量結(jié)果，環(huán)氧樹脂玻璃的頻率響應 (εr = 4.5)。

2.2. 網(wǎng)絡(luò)分析儀搭配材料分析軟件及QWED諧振腔治具測試介電常數(shù)

諧振腔法適用于薄膜、基片材料及其他低損耗介電材料。該方法非常靈敏，且分辨率要高于其他方法。它的典型分辨率是10^-4，而寬頻帶測試法的分辨率為10^-2。

QWED分離介質(zhì)諧振器采用低損耗介電材料構(gòu)建，因此能夠提供比傳統(tǒng)全金屬腔體更高的Q 因數(shù)和更出色的熱穩(wěn)定度。

- 典型測量精度：介電常數(shù)±1%,介電損耗1x10^-5?

- 諧振腔法測試介電常數(shù)的頻率范圍:單頻點，取決于諧振腔選擇（1 to 15 GHz）

–2.5GHz諧振腔待測物尺寸要求： 外徑60 mm x 60 mm，厚度< 3.1 mm.

–諧振腔法適用于薄膜、基片材料及其他低損耗介電材料

• 測試舉例

3. 結(jié)論

本文給大家介紹了使用阻抗測量技術(shù)的方法和網(wǎng)絡(luò)分析儀搭配材料分析軟件及QWED諧振腔治具測試介電性能方法。根據(jù)本文介紹的技巧和方法，您可以很容易查到能滿足材料介電性能測量方案。如果您有材料介電性能的測試評估需求，可以直接和我們聯(lián)系。

*參考文獻：

使用 LCR 表和阻抗分析儀測量介電常數(shù)和導磁率的解決方案－應用指南

應用指南 380-1，“使用 16451B 介電材料測試夾具測量固體材料的介電常數(shù)”

文案：蔣海傑

編輯：dyy

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