利用矢量網絡分析儀對射頻陶瓷貼片電容的掃頻測量

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。