在 PCB 制造和研发过程中，材料测试是确保产品性能和质量的关键环节。材料测试主要聚焦于材料的介电常数（dk）和损耗角正切（df）的测量，虽然也存在磁导率测试，但本文暂不对此展开讨论。目前市场上存在多种测试方法，主要可分为传输反射法和谐振腔法两大类。对于高损材料（损耗角正切在 0.05 以上），通常采用传输反射法；而对于低损材料，谐振腔法更为适用，其能够将 df 测试到 0.0002 甚至更低的水平。谐振腔的种类繁多，例如分离圆柱谐振腔、谐振腔微扰法、准光腔、分离介质谐振腔等。本文将着重介绍分离介质谐振腔（SPDR）测试方案，从测试原理、标准解读以及罗德与施瓦茨提供的解决方案等方面进行详细阐述。

　　分离介质谐振腔测试原理和测试方法

　　测试连接系统主要由矢网、谐振腔夹具以及装有材料测试软件的电脑组成。测试流程为：首先测试空载（未加样品时）的谐振频率 f0 和品质因数 Q0，随后加载样品，测试有载的谐振频率 fs 和品质因数 Qs。需要注意的是，待测材料介电常数越大，fs 偏离 f0 的程度越远；曲线越宽，则损耗 df 越大。之后，依据特定公式提取材料的介电常数和损耗角正切。相对介电常数的计算涉及待测样品厚度 h、空腔谐振频率 f0、加载样品后的谐振频率 fs 等参数，并且是 h 的函数，采用逐次逼近迭代算法，具体可查阅相关 IEC 标准。损耗角正切的计算则与谐振夹具包含样品的 Q 值 Qs、谐振器金属损耗的 Q 值 Qc、谐振器介质损耗的 Q 值 QDR 以及样品的电磁场能量填充因子有关。对于固定的谐振腔，该填充因子是一个常数，可通过电磁场仿真得到。目前市面上基本都是通过式谐振腔，即通过测试 S21 参数的方法，来获取材料的 dk 和 df，且矢网无需进行任何校准。
　　IEC61189 - 2 - 721 (GBT 43801 - 2024) 标准解读
　　该标准适用于确定覆铜层压板或介电基材（或陶瓷等）在微波频率（从 1.1 GHz 到 20 GHz）下的相对介电常数和损耗角正切。对矢网的要求为频率范围在 500MHz 到 20GHz，动态范围大于 60dB。空腔矢网 S 参数要求 S11 和 S22 对称，S21 谐振峰值在 - 40dB 到 - 45dB 之间，SPAN 是谐振曲线 3dB 带宽的 110% 到 200%，此要求对加载样品矢网同样适用。标准还详细规定了 SPDR 测试夹具的结构图、不同频段下的尺寸要求以及对样品的要求。样品厚度方面，在测试夹具高度限制内，越厚测试误差越小，对于特别薄的样品，可以多层堆叠到 0.4mm 以上。值得注意的是，样品和夹具之间的空气间隙不影响测试精度。此外，标准还对样品标准验证件（单晶石英）、深弓精度要求（分辨率优于 0.001mm）、循环温箱（105°C (+ 5 /- 2°C)）、环境测试室（ - 125°C 到 + 110 °C 或者供应商和用户约定的其他温度，温度设置数值和实际温度相差 ±1°C，到达设置温度后，保持 15 分钟以上）、常温测试（样品测试前，在环境 23°C±2°C，相对湿度 (50±5)% 下超过 24 小时，若样品被蚀刻或暴露在潮湿环境，需要在 105°C ( + 5 /- 2°C) 循环温箱干燥 2 小时）以及测试精度要求等方面做出了明确规定。同时，标准也对室温测试和变温测试的内容进行了规范。
　　罗德与施瓦茨提供的解决方案
　　罗德与施瓦茨为客户提供矢量网络，并配合第三方的 SPDR 夹具，构建了相关材料测试解决方案。其提供的矢网产品系列丰富多样，包括 ZNLE 系列（100KHz 到 3GHz / 4.5GHz / 6GHz / 14GHz / 18GHz）、ZNL 系列（5KHz 到 3GHz / 4.5GHz / 6GHz / 14GHz / 20GHz）、ZNB3000 系列（9KHz 到 4.5GHz / 9GHz / 20GHz / 26.5GHz）以及 ZNA 系列（10MHz 到 26.5GHz / 43.5GHz / 50GHz / 67GHz）。此外，软件表界面涵盖常温测试设置界面和变温测试设置界面，软件设置图片来自第三方软件（泰灵思科技 (深圳) 有限公司）。罗德与施瓦茨作为一家业务涵盖测试测量、技术系统、网络与网络安全的科技集团，成立 90 年来，始终致力于打造一个更加安全、互联的世界。其的产品和解决方案为众多行业客户赋能，助力他们获得数字技术领导力。该公司总部位于德国慕尼黑，作为一家私有企业，在范围内独立、长期、可持续地开展业务。
　　综上所述，通过对分离介质谐振腔测试原理、相关标准以及罗德与施瓦茨解决方案的深入了解，能够为 PCB 材料测试提供科学、准确的方法和可靠的技术支持，有助于提高 PCB 产品的性能和质量。

　　由于原文未明确给出图片链接和具体图片内容描述，若有测试连接图、SPDR 测试夹具结构图等相关图片，可在对应内容处插入，例如：

　　测试连接图：展示了分离介质谐振腔测试的连接系统，由矢网、谐振腔夹具和装有软件的电脑组成。
　　SPDR 测试夹具结构图：呈现了 SPDR 测试夹具的具体结构，有助于理解标准中对夹具的要求。