Come caratterizzare i materiali per progetti elettronici ad alta frequenza

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Analizzatore di rete vettoriale USB
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Caratterizzazione delle proprietà dei materiali

La caratterizzazione dei materiali per progetti elettronici ad alta frequenza richiede una misurazione accurata della costante dielettrica, della tangente di perdita e della conduttività del conduttore nell’intero intervallo di frequenze operative dell’applicazione prevista. La configurazione di misura comprende tipicamente un analizzatore di rete vettoriale, standard di calibrazione, un apposito dispositivo di fissaggio del risonatore e campioni di materiale preparati secondo il metodo di misura selezionato. A seconda del materiale in esame, si utilizzano risonatori di Fabry-Perot, risonatori a cilindro diviso o risonatori di conduttività per misurare gli spostamenti della frequenza di risonanza e le variazioni del fattore di qualità causati dal materiale in prova. Le misurazioni a banda larga dei parametri di diffusione acquisite dall’analizzatore di rete vettoriale vengono elaborate dalla Materials Measurement Suite, che applica gli algoritmi di estrazione appropriati per calcolare le proprietà elettromagnetiche dei materiali dielettrici e conduttivi utilizzati nei circuiti stampati, nei pacchetti di circuiti integrati, nelle pellicole conduttive e nelle tecnologie avanzate dei substrati.

Le proprietà dei materiali estratte vengono integrate direttamente nelle simulazioni elettromagnetiche, nei modelli di integrità del segnale, nella progettazione delle antenne e nei flussi di lavoro di sviluppo dei componenti. Gli ingegneri possono confrontare i materiali candidati, valutare l’uniformità di produzione, convalidare le specifiche dei fornitori e ottimizzare la selezione dei materiali per i data center basati sull’intelligenza artificiale, il packaging avanzato, i radar automobilistici, le comunicazioni satellitari e wireless di quinta e sesta generazione. I parametri dei materiali così ottenuti possono inoltre essere esportati in ambienti di simulazione per migliorare la correlazione tra il comportamento misurato dei materiali e le prestazioni previste dei circuiti o dei sistemi durante il processo di progettazione. L’utilizzo di una piattaforma di misurazione comune, abbinata a un software dedicato alla caratterizzazione dei materiali, garantisce un flusso di lavoro ripetibile per l’acquisizione delle misurazioni, l’estrazione delle proprietà dei materiali e la generazione di modelli dei materiali pronti per la simulazione, riducendo al contempo l’incertezza associata ai calcoli manuali e alla post-elaborazione.

Soluzione per la caratterizzazione dei materiali

Una caratterizzazione accurata dei materiali richiede misurazioni basate su risonatori, combinate con un software di analisi specializzato, per determinare le proprietà elettromagnetiche dei materiali dielettrici e conduttivi in condizioni di laboratorio controllate. Il flusso di lavoro inizia con la calibrazione dell’analizzatore di rete vettoriale e del dispositivo di fissaggio del risonatore selezionato, seguita dalle misurazioni a banda larga dei parametri di diffusione del campione di materiale. A seconda dell’applicazione, i risonatori di Fabry-Perot vengono utilizzati per materiali dielettrici a bassissima perdita, i risonatori a cilindro diviso sono comunemente impiegati per valutare la costante dielettrica e la tangente di perdita dei laminati per circuiti stampati, mentre i risonatori di conduttività vengono utilizzati per caratterizzare materiali conduttivi e metallizzazioni. La suite Materials Measurement Suite elabora i dati misurati relativi alla frequenza di risonanza e al fattore di qualità utilizzando metodi consolidati di estrazione delle proprietà dei materiali per calcolare la costante dielettrica, la tangente di perdita o la conduttività del conduttore. In combinazione con l’analizzatore di rete vettoriale USB Streamline, il software offre un flusso di lavoro completo di misurazione e analisi, dall’acquisizione dei dati calibrati all’estrazione automatizzata delle proprietà dei materiali, alla creazione di report e alla generazione di modelli di materiali pronti per la simulazione per sistemi digitali ad alta velocità, circuiti a radiofrequenza, packaging di semiconduttori, radar automobilistici, comunicazioni satellitari e wireless emergenti di sesta generazione.
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