射頻陶瓷貼片電容的測試

中心議題：

貼片電容模型

測試夾具

解決方案：

網絡分析儀測量并結合一定的校準方法

目前廣泛應用于各種射頻電路中的貼片電容因其尺寸和電容量均較小,沒有比較合適的射頻段測試儀器。我們應用微波網絡理論分析后,自行設計共面波導作為測試夾具,利用射頻矢量網絡分析儀在高頻至射頻波段(300M～3000MHz)對射頻陶瓷貼片電容(尺寸約2.00mm×1.26mm×0.67mm,電容量0.5～7.5pF)進行了掃頻測量。

貼片電容模型

射頻陶瓷貼片電容的外形示意圖如圖1所示。

圖1貼片電容的外形圖

其等效模型如圖2所示。

圖2貼片電容等效模型

其中,C為電容,L為電極等效串聯電感,R為電極和介質交流漏電阻的等效串聯值,這樣,一個射頻電容的阻抗Z為:

測試夾具

本實驗使用特性阻抗Zc為50Ω的共面波導作為測試夾具,將待測電容橫跨接在共面波導的內外金屬條帶之間,其橫截面圖如圖3所示。并接在共面波導上的被測電容構成的雙端口網絡如圖4所示。

圖3測試夾具

圖4被測網絡

計算與結果

網絡分析儀測量并結合一定的校準方法(TRL)可算出電容的散射參數S21o由微波網絡理論可知:

取Z的虛部(電抗)X,運用實驗數據處理中的最小二乘法并由(1)式知,X的擬合模型為?L-1/?C。通過一系列頻點?i的測試計算數據Xi(i=1,2,.,n),尋找最優的參數L和C使得:

現對5個標稱值已知的片式電容在300M～3000MHz的頻率范圍內測量,所得數據與生產廠家給出的電容標稱值進行比較,如表1所示。

由上表可見,片式電容的測量值均落在標稱值的容許誤差范圍內。

其中5號電容的測量計算電抗值X與擬合模型?L-1/?C的曲線如圖5所示。

圖5 5號電容的電抗測量點與擬合曲線

從上圖可以直觀地看出,被測電容的電抗符合模型所描述的規律。

采用掃頻法測量阻抗值并用最小二乘法擬合計算,不僅可以得出電容值,還可以得出等效串聯電感和電阻(由于生產廠家沒有給出相應的標稱值進行比較,這里不再列出)。應注意掃頻帶寬不宜過大,否則會因電容器內電介質的色散而使電容值有一定的變化,通常可在3G的頻寬內測量。