EO_474

72 - ELETTRONICA OGGI 474 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2018 L a misura accurata delle proprietà dei materiali ha acquisito una notevole importanza negli ultimi anni. La capacità di misurare in modo non distrut- tivo proprietà specifiche di un materiale sottoposto a cambiamenti fisici o chimici, ha avuto molte applicazioni in elettronica, biologia, chimica e farmacologia. Mentre la misura delle proprietà dei materiali a frequenze più basse è stata descritta in numerosi articoli scientifici, la caratterizzazione dei materiali ad alta frequenza è stata spesso considerata un mercato di nicchia. Ma, con l’at- tuale trend di maggiore ampiezza di banda, assieme a si- stemi di comunicazione e sensori che ora operano nella regione dei GHz o persino THz, un conveniente strumen- to di misura per queste gamme di frequenza potrebbe essere di notevole valore. Uno di questi strumenti, una sonda coassiale a terminazione aperta, è stato utilizzato con successo per molti anni nelle bande a microonde più basse. Le nuove sonde connettorizzate in V (1,85 mm) e W (1 mm), sviluppate da Anritsu , accompagnate da un software di facile utilizzo e una potente piattaforma VNA, consentono misure a 70 GHz e 125 GHz, con un’ottima ripetibilità e precisione. Sebbene siano più spesso utiliz- zate per liquidi, queste sonde possono essere adoperate anche su solidi, quando il materiale è compatibile, così come su alcune strutture multi-strato. Scenario La propagazione delle onde elettromagnetiche nei sistemi a microonde è descritta matematicamente dalle equazio- ni di Maxwell. Le proprietà dielettriche dei materiali sen- za perdita e con perdite influenzano la distribuzione del campo elettromagnetico. Per una migliore comprensione dei processi fisici associati a vari dispositivi RF e micro- onde, è necessario conoscere le proprietà dielettriche del mezzo che interagisce con le onde elettromagnetiche. Applicazioni Nella progettazione di circuiti a microonde la permitti- vità elettrica dei materiali dei substrati e delle schede PC (come il ben noto materiale FR4) gioca un ruolo im- portante e richiede una valutazione precisa su un’ampia gamma di frequenze. La conoscenza di queste proprietà gioca un ruolo cruciale nella progettazione accurata di strutture multistrato e circuiti Integrati. Tra le applica- zioni tipiche troviamo lo sviluppo di nuovi materiali, ma anche la valutazione di materiali esistenti per l’utilizzo a frequenze più elevate. Oltre al mercato dell’elettronica, anche molte altre aree, come la ricerca chimica, richiedo- no ora la caratterizzazione ad alta frequenza di plastiche, elastomeri e cristalli liquidi. Anche la ricerca medica su soluzioni acquose di DNA richiede la caratterizzazione dei materiali fino a 100 GHz. Criticità di misura Sebbene i fondamenti teorici delle misure sui materiali siano ben noti, l’implementazione pratica può a volte non essere facile. Una varietà di metodi e dispositivi di pro- va possono essere utilizzati per misure non distruttive di materiali. In generale, sono utilizzati i seguenti diversi tipi di ma- teriali: Risuonatori a cavità Misurazioni in spazio libero Linee di trasmissione a guida d’onda Sonde coassiali a terminazioni aperte A seconda delle dimensioni, dello spessore e delle pro- prietà dei materiali, ognuno ha i suoi vantaggi, ma solo Le nuove sonde connettorizzate in V (1,85 mm) e W (1 mm), sviluppate da Anritsu, corredate da un software di facile utilizzo e una potente piattaforma VNA, consentono misure a 70 GHz e 125 GHz, con un’ottima ripetibilità e precisione Christian Sattler Anritsu Corporation EMEA EDA/SW/T&M HIGH FREQUENCY MEASUREMENTS Misure di materiali in banda millimetrica Fig. 1 – Concept di sonda coassiale aperta da 125 GHz