IEC 63185:2025 RLV
Измерение комплексной диэлектрической проницаемости для диэлектрических подложек с малыми потерями методом сбалансированного круглого дискового резонатора
- Стандартный №
- IEC 63185:2025 RLV
- Дата публикации
- 2025
- Разместил
- International Electrotechnical Commission (IEC)
- Последняя версия
- IEC 63185:2025 RLV
- сфера применения
-
Развитие стандартной технологии и анализ фона
Второе издание IEC 63185:2025 представляет собой всеобъемлющую техническую переработку первого издания, опубликованного в 2020 году, и знаменует собой значительный прогресс в технологии испытаний микроволновых диэлектрических материалов. Разработанный подкомитетом 46F (РЧ и СВЧ пассивные компоненты) Технического комитета МЭК 46 (Кабели, волноводы, РЧ разъемы и пассивные компоненты), этот стандарт отражает острую необходимость в международной стандартизации высокочастотных испытаний материалов.
Основные технические принципы и теоретическая основа
Метод сбалансированного дискового резонатора, основанный на принципе модального возбуждения высокого порядка, измеряет резонансные характеристики коэффициента передачи |S₂₁| с помощью векторного анализатора цепей. По сравнению с традиционным методом цилиндрической полости (IEC 62810) и методом волноводного диэлектрического резонатора (IEC 61338-1-3) этот метод обладает тремя основными прорывными преимуществами:
Технические размеры IEC 63185:2025 Традиционные методы Технические преимущества Диапазон частот 10-170 ГГц ≤110 ГГц Расширено на 54,5% Точность измерений Анализ согласования мод Приблизительный расчет Точный Расчет краевого поля Тип интерфейса Волновод + Коаксиальный Один интерфейс Повышенная гибкость применения Требования к образцу Неразрушающая Обработка может потребовать Сохранения целостности материала Конструкция измерительной системы и основное оборудование
Основная измерительная система, требуемая стандартом, включает в себя: сбалансированный дисковый резонатор, векторный анализатор цепей, прецизионные калибровочные компоненты и систему контроля температуры. Симметричная структура резонатора эффективно подавляет паразитные моды и повышает точность измерений.
Новый стандарт специально добавляет поддержку волноводных интерфейсов, что значительно улучшает применимость системы в миллиметровом диапазоне частот. Для измерений на частоте 170 ГГц требуется модуль расширенного спектра или специализированная векторная сеть миллиметрового диапазона с требованиями к калибровке, соответствующими стандартам TRL или SOLT.
Параметры измерений и технические характеристики
Диапазон измерений, указанный в стандарте, охватывает:
- Диапазон частот: 10 ГГц ≤ f ≤ 170 ГГц
- Относительная диэлектрическая проницаемость: 1 ≤ εᵣ ≤ 10
- Тангенс угла потерь: 10⁻⁴ ≤ tanδ ≤ 10⁻²
Неопределенность измерений в первую очередь обусловлена погрешностью измерения резонансной частоты, погрешностью расчета значения Q и погрешностью распознавания образов, при этом общая неопределенность обычно составляет менее 2%.
Подробное описание процесса калибровки и измерения
Раздел 7.4 Калибровка векторного анализатора цепей
Калибровка является критически важным этапом для обеспечения точности измерений. Стандарт требует полной двухпортовой калибровки для устранения систематических ошибок. Для частот миллиметрового диапазона рекомендуется использовать калибровочный комплект TRL. После калибровки остаточная ошибка прямолинейности должна быть менее 0,1 дБ, а ошибка согласования — менее -40 дБ.
Раздел 7.5 Измерение комплексной диэлектрической проницаемости
Процесс измерения включает в себя: измерение резонансной частоты fᵣ, расчет ненагруженной добротности Qᵤ и инвертирование диэлектрических параметров с использованием теории согласования мод. Формула расчета основана на строгой теории электромагнитного поля и учитывает точные эффекты полей возбуждения и краевых полей.
Углубленный анализ технических изменений
Диапазон частот расширен до 170 ГГц
Это расширение отвечает потребностям развития связи миллиметрового диапазона 5G, автомобильных радаров и терагерцовых технологий. 170 ГГц соответствует длине волны 1,76 мм, что требует точности изготовления резонатора для достижения микронных уровней и шероховатости поверхности лучше 0,1 мкм.
Интеграция интерфейса волновода
Новый добавленный интерфейс волновода поддерживает стандартные волноводы, такие как WR-5.1 и WR-6.5, что облегчает интеграцию с системами измерения миллиметровых волн. Интерфейсная конструкция использует ступенчатую структуру преобразования импеданса для обеспечения превосходного согласования импеданса.
Точный расчет поля интерференции
Анализ согласования мод используется для точного расчета эффектов поля интерференции, снижая теоретические ошибки расчетов с 5-10% при использовании традиционных методов до 1-2%. Это достигается путем решения граничных задач и согласования электромагнитных полей в различных областях.
Рекомендации по внедрению и передовой опыт
Требования к лабораторной среде
Измерения следует проводить в лаборатории с постоянной температурой (23 ± 1°C) с диапазоном контроля влажности 40-60% относительной влажности. Для измерений на частоте 170 ГГц рекомендуется проводить их в экранированной комнате, чтобы избежать окружающих электромагнитных помех.
Характеристики подготовки образцов
Образец должен представлять собой круглый тонкий лист с диаметром, соответствующим резонатору, и допуском толщины ±0,01 мм. Параллельность поверхностей должна быть ≤0,005 мм, чтобы избежать внесения дополнительных погрешностей измерения.
Требования к периодической калибровке
Стандарт требует калибровки металлической части резонатора каждые шесть месяцев для проверки окисления поверхности и механической деформации. Рекомендуется использовать стандартные образцы (например, кварц и сапфир) для проверки системы.
Примеры применения и влияние на отрасль
Этот стандарт широко используется при испытании материалов для высокопроизводительных продуктов, таких как диэлектрические фильтры базовых станций 5G, подложки антенн миллиметрового диапазона и обтекатели космических аппаратов. Используя этот метод, известный производитель коммуникационного оборудования сократил свой цикл исследований и разработок диэлектрических материалов на 30% и улучшил стабильность характеристик продукта на 25%.
В области терагерцовой технологии этот стандарт обеспечивает надежный метод измерения диэлектрических проницаемостей в диапазоне частот 0,1-1 ТГц, способствуя развитию технологий терагерцовой визуализации и связи.
Тенденции развития
По мере развития технологии 6G в сторону диапазона частот 300 ГГц ожидается, что следующая версия стандарта ещё больше расширит верхний предел частоты. Системы распознавания образов на основе искусственного интеллекта и автоматизированные измерительные системы станут важными направлениями развития, что позволит ещё больше повысить эффективность и точность измерений.
Кроме того, растёт спрос на измерения диэлектрических свойств в условиях высоких и низких температур, и будущие стандарты могут добавить методы испытаний и требования для экстремальных условий.
IEC 63185:2025 RLV Ссылочный документ
- IEC 61338-1-3:1999 Диэлектрические резонаторы волноводного типа. Часть 1-3. Общие сведения и условия испытаний. Метод измерения комплексной относительной диэлектрической проницаемости материалов диэлектрических резонаторов на микроволновой частоте.
- IEC 62810:2015 Метод цилиндрической полости для измерения комплексной диэлектрической проницаемости диэлектрических стержней с малыми потерями.
IEC 63185:2025 RLV История
- 0000 IEC 63185:2025 RLV
- 2020 IEC 63185:2020 Измерение комплексной диэлектрической проницаемости диэлектрических подложек с малыми потерями методом кольцевого дискового резонатора сбалансированного типа.
