[00150686]基于FSS谐振法的低介电常数测量装置研究

1、课题来源 为上海市质量技术监局公益性科研项目,项目编号2016-07。为降低集成电路的漏电电流,降低导线之间的电容效应,降低集成电路发热等,低介电常数的薄型介质材料成为当前研究热点。项目研究了薄型介质材料的低介电常数测量方法,该方法的优点是平面谐振结构易于加工,且仅需要幅度测量,不需要相位测量,并且可以实现高精度测量。 2、技术原理及性能指标 本项目基于频率选择表面（Frequency Selective Surfaces,FSS）的平面型谐振结构加载于两个矩形波导之间的混合技术,待测介质样品紧贴FSS谐振单元放置,通过测量级联结构（FSS和待测样品）传递函数的谐振频率和幅度随样品厚度和介电常数的变化而产生偏移来提取待测样品的复介电常数。将FSS滤波器要设计成一个带通型,采用开槽型圆形结构设计谐振单元,确保上谐振频率与矩形波导装置频率上限相一致。同时为了满足X波段介质材料的测试需求,采用BJ100标准矩形波导,将两个矩形波导组件通过两个波导法兰盘对齐接合,通过仿真优化,选择合适的同轴波导转换器将波导跟同轴线相连接。 最终建立的基于FSS谐振法的低介电常数的测量系统,包含矩形波导、FSS谐振单元结构以及样品室,通过分析加载样品前后谐振频率的偏移以及传输损耗的衰减情况,计算介质材料的介电常数值。 主要技术指标如下： （1）矩形波导装置 （a）主模频率范围：8.2GHz -12.5GHz （b）驻波比：＜1.5 （2）FSS谐振器（a） 反射（透射）的谐振频率范围：8.2GHz -12.5GHz （b）驻波比：＜1.5 （3）介质材料介电常数测量范围2-10 （4）介电常数测量不确定度：Urel=0.1（k=2） 3、技术的创造性与先进性 本项目创新点与先进点在于FSS谐振器的设计及FSS谐振器与矩形波导装置的良好贴合。通过研究谐振单元尺寸、谐振腔尺寸、介质加载厚度、入射波角度对FSS谐振器S参数的影响,得到最优化的FSS谐振器,保证了低介电常数的测量精度。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 根据中国科学院上海科技查新咨询中心的鉴定：“本项目综合技术达到了国内领先水平”。本技术适用于软体薄型介质材料的介电常数测量,安全可靠,技术较为成熟。 5、应用情况及存在的问题 本项目的研究解决新材料--低损耗材料（尤其是薄型材料）产业发展对测试方法的迫切需求问题,提升检验检测和技术保障能力。研究成果通过上海市计量测试技术研究院的应用,至今已为客户开展多次测试。暂时不存在问题。 6、历年获奖情况 无。