網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。

不過相關天線工程師進行一番分析后發(fā)現了不一樣的地方，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影響尤為嚴重。如何確保材料選擇是否合適，最關鍵的電性指標是介電性能（即介電常數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的品質和效率。

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、方法及測試設備：

序言

介電特性是電介質材料極其重要的性質。在實際應用中，電介質材料的介電常數和介質損耗是非常重要的參數。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（2G,3G,4G,WiFi，NFC，Bluetooth等）介電常數和介質損耗需控制在一定規(guī)格內；
• 制造電容器的材料要求介電常數盡量大，而介質損耗盡量小，從而實現小尺寸大容值；
• 制造儀表絕緣器件的材料則要求介電常數和介質損耗都盡量小，從而實現高阻絕緣；
• 而在某些特殊情況下，則要求材料在一定頻率范圍內要有較大介質損耗等。

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.介電常數定義

介電常數描述的是材料與電場之間的相互作用。圖 1 顯示了介電常數的主要計算公式。介電常數 (K)等于復數相對介電常數 (εr*)，或復數介電常數 (ε*) 與真空介電常數 (ε0) 的比值。復數相對介電常數的實部 (εr’) 表示外部電場有多少電能儲存到材料中; 對于絕大多數固體和液體來說，εr’>1。復數相對介電常數的虛部 (εr’) 稱為損耗系數，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.介電常數測試方法介紹

2.1. 使用平行板法測量介電常數

當使用阻抗測量儀器測量介電常數時，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，根據測量結果計算介電常數。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
• 
  

– 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果，環(huán)氧樹脂玻璃的頻率響應 (εr = 4.5)。

2.2. 網絡分析儀搭配材料分析軟件及QWED諧振腔治具測試介電常數

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

- 典型測量精度：介電常數±1%,介電損耗1x10^-5?

- 諧振腔法測試介電常數的頻率范圍: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. 結論

本文給大家介紹了使用阻抗測量技術的方法和網絡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，可以直接和我們聯系。

*參考文獻：

使用 LCR 表和阻抗分析儀測量介電常數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”

文案：蔣海傑

編輯：dyy

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