快速和容易介电常数测量
层压板的介电常数Dk是精确设计目标特性阻抗所需的重要电学性质。它会影响传输线的特性阻抗和传输线的时延。如果您希望在第一次通过时获得特定的目标特性阻抗，则必须知道每个层压层的Dk。这里有一个快速、简单的测量方法
Dk的基础
测量层压板Dk的方法有很多，包括2线长度的插入损耗法、δ L法、谐振短段结构法，甚至是腔谐振法。它们都提供了提取特定层压层的Dk频率依赖性的能力。但它们都涉及VNA测量，有时需要复杂的模拟和分析技术或专有软件。这可能成为快速或常规测量的障碍。
“有时候”是一个OK的答案!总比迟到的好回答要好。”如果你需要的只是一个Dk值来验证供应商的规格，或者一个值放入2D场求解器中，那么有一个快速而简单的方法来测量Dk，即使用时域反射计(TDR)。
基本上，我们只需要测量固定长度互连Len的时间延迟TD。Dk是由
即使使用统一的传输线结构来测量，那么挑战就是精确测量时间延迟和长度。有三种简单的方法可以解决这个问题:
- 假设均匀传输线从发射结束处开始，这是TDR响应的最低点
- 测量两条不同长度、发射方式相似的传输线，取长度和时延的差值
- 测量间隔一定精度长度的两个小不连续点之间的时间延迟
图1显示了一个带有三条带状传输线的测试板示例，演示了这三种方法。一条线是6英寸。很长，一条线是2英寸。很长，一条线是6英寸。长与精密垫在中间。
当我们猜测特征反射之间的时间延迟时，对于发射结束和均匀线开始的位置存在一些不确定性。不确定性可能高达0.05 nsec。当线路的总延时为1秒时，这可能会对延时产生5%的影响。
例如，图2显示了名义上均匀的带状线传输线的TDR响应，两端有两个通孔SMA发射，间隔6英寸。它是从两端测量的。发射几乎是相同的，并且有一个小的阻抗变化。这条线路的特性阻抗约为65欧姆。
提取的Dk为
这是复合体介电常数的两层，构成层压板材料围绕带状线迹和两个平面之间。如果我们假设每一层的Dk相同，那么这个由玻璃纱和树脂组成的层压板的体积Dk为4.51。
测量Dk，方法二:两种不同的线长
测量Dk的第二种方法是使用两条长度不同但其他方面相同的传输线。如果它们有相同的发射，那么它们之间的时间延迟差异应该只是由于它们的长度不同。
只需要在每条线上使用相同的特性来确定往返延迟时间。对于相同的结构，这两条线的延迟之间的差异是重要的。
在2英寸和6英寸长的传输线上测量的TDR响应如图3所示。从线的两端发射出来的东西看起来非常相似。这是一个重要的一致性测试。
提取的有效Dk为:
这是构成带状线结构的两层的有效Dk。
测量Dk，方法3:带有小垫片的特殊测试结构
第三种方法是建造一条特殊的传输线，由一条均匀的传输线和两条相距精确距离的小间断组成。这只需要测量一个传输线结构。
不连续点应该离发射足够远，以便清楚地看到峰值。在这个特定的TDR中，上升时间为65秒，这是130秒的延迟，或0.8英寸。
走线之间的距离应该至少为1秒的往返时间，这样10秒的分辨率就可以提供精确到1%的往返时间延迟或单向时间延迟。合理的距离是4英寸。
不连续可以是较窄的区域，产生高阻抗，也可以是较宽的区域，产生较低的阻抗。只需要它们是可见的高峰或低谷。它们的长度应该明显短于TDR分辨率，以便峰值宽度基于TDR上升时间，而不是不连续的长度。
上升时间为65秒的TDR的分辨率为
更短的结构和大的阻抗变化是首选的。它将导致一个明显的下降或峰值。
在制作的试验结构中，选择额外垫的长度为0.05 In。也就是0.4英寸空间分辨率的四分之一。垫的宽度选择为18密耳，这是标称线宽的3倍。图4显示了具有通孔SMA发射和第一个小不连续的信号层的艺术作品。
总结
需要注意的是，两条线法和具有精度不连续的单线法的有效Dk值相同，均为4.39。
但猜测方法的结果是Dk为4.51。这个数字高出2.7%。在单线法的测量中，若要得到较低的Dk值，则需要较短的测量时延。
对于在哪里放置标记来测量6英寸部分的时间延迟，存在固有的模糊性。在TDR应对中，6英寸部分从何开始和结束?
如果要求精度高于5%，则应采用两条线或一条线两条不连续法。
当然，测量的Dk是信号线上下两层叠层组成的复合结构的有效Dk。提取每一层的Dk需要其他专门的结构。
