高频 PCB 插入损耗测试实战：设备校准到优化方案，损耗降 40%

一、引言

二、核心技术解析：插入损耗的测试原理与影响因素

2.1 插入损耗的核心定义与测试原理

2.2 高频 PCB 插入损耗的关键影响因素

• 板材特性：介电常数（εr）和损耗因子（tanδ）是核心参数，εr 越大、tanδ 越高，插入损耗越严重。罗杰斯 RO4350B 板材（tanδ=0.0037@10GHz）较普通 FR4 板材（tanδ=0.02@10GHz）插入损耗降低 65%，是高频场景优选。
• 传输线设计：线宽、线距、介质厚度影响损耗，50Ω 微带线（罗杰斯 RO4350B，εr=3.48）线宽 0.3mm、介质厚度 0.2mm 时，插入损耗最低；线宽过窄（＜0.2mm）会导致导体损耗激增。
• 工艺水平：铜厚均匀性、阻焊层质量影响损耗，铜厚 1oz（35μm）且均匀性 ±10% 时，趋肤效应损耗最小；阻焊层气泡、厚度不均会增加介质损耗。
• 环境条件：温度升高会导致板材 tanδ 增大，25℃至 85℃环境下，普通 FR4 板材插入损耗增加 20%-30%，需考虑环境可靠性测试。

2.3 捷配高频 PCB 测试的核心保障

三、实操方案：高频 PCB 插入损耗测试全流程步骤

3.1 测试前准备：设备校准与样品预处理

• 操作要点：完成网络分析仪校准，确保测试精度；对 PCB 样品进行预处理，去除表面杂质与氧化层。
• 数据标准：采用 SOLT 校准法，校准频率范围覆盖测试目标频率（如 5G 场景 2.4-28GHz），校准后端口反射系数≤-40dB；样品预处理采用无水乙醇擦拭表面，干燥后放置于 25℃、50% RH 环境中平衡 2 小时，符合 IPC-TM-650 2.6.2 标准。
• 工具 / 材料：是德科技 N5230C 网络分析仪、SOLT 校准件（Keysight 85033E）、无水乙醇、无尘布、恒温恒湿箱。

3.2 测试参数设置与样品固定

• 操作要点：根据 PCB 参数设置测试频率、功率、扫频点数；采用微波探针台固定样品，确保探针与焊盘良好接触。
• 数据标准：测试频率步长≤1GHz，避免遗漏关键频段损耗突变点；测试功率设置为 0dBm（避免信号过强损伤样品）；探针压力控制在 5-10g，接触电阻≤0.1Ω，探针定位偏差≤±1μm。
• 工具 / 材料：微波探针台（Cascade Microtech Summit 12000）、射频探针（GGB Industries 150μm pitch）、网络分析仪操作软件（Keysight PathWave）。

3.3 插入损耗测量与数据记录

• 操作要点：执行 S21 参数测量，记录不同频率下的插入损耗值；重复测量 3 次，取平均值以降低随机误差。
• 数据标准：测量频率范围需覆盖 PCB 实际工作频率（如消费电子 2.4-5GHz，5G 基站 24-28GHz）；重复测量的标准差≤0.05dB，确保数据可靠性；记录数据需包含频率（GHz）、插入损耗（dB）、测试时间、环境温湿度等信息。
• 工具 / 材料：数据记录软件（Excel 或 Keysight Data Viewer）、环境监测仪（温湿度精度 ±0.5℃/±2% RH）。

3.4 数据解读与损耗溯源

• 操作要点：绘制插入损耗 - 频率曲线，分析损耗变化趋势；结合 PCB 设计与工艺参数，追溯损耗超标的根源。
• 数据标准：插入损耗需满足产品规格要求（如 5G PCB 在 28GHz 时 IL≤0.4dB/inch）；若损耗超标，需判断是介质损耗（随频率递增呈指数增长）、导体损耗（随频率平方根递增）还是辐射损耗（高频段突变）；参考 IPC-2141 标准，通过损耗曲线斜率区分损耗类型。
• 工具 / 材料：数据分析软件（Origin 或 MATLAB）、PCB 设计文件（Gerber、BOM 表）、工艺参数记录表。

五、总结建议