IEC 631852025 RLV 平衡式圆盘谐振器法测量低损耗介质基片复介电常数标准立项发展报告

平衡式圆盘谐振器法测量低损耗介质基片复介电常数标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MeasurementoftheComplexPermittivityforLow-LossDielectricSubstratesBalanced-TypeCircularDiskResonatorMethod摘要随着第五代移动通信（5G）、卫星通信、毫米波雷达及高速数字电路等领域的飞速发展，低损耗介质基片材料在射频与微波工程中的应用日益广泛，其复介电常数的精确测量已成为保障器件设计与制造质量的关键环节。复介电常数直接决定介质材料的信号传输速度、插入损耗及阻抗匹配特性，对高频电路和天线系统的性能具有根本性影响。为统一全球范围内对该类材料电气特性的测试方法与评价标准，国际电工委员会（IEC）发布了IEC63185:2025RLV标准，确立了基于平衡式圆盘谐振器法的标准化测量体系。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术原理、核心内容及修订发布过程，重点分析了平衡式圆盘谐振器法在测量精度、适用频段及试样制备等方面的技术优势，并对该标准在5G/6G通信、毫米波集成器件等前沿领域的应用前景进行了展望。报告指出，IEC63185:2025RLV的发布填补了低损耗介质基片复介电常数测量领域国际标准的空白，对促进全球电子信息产业的技术协同与质量提升具有重要意义。关键词：复介电常数；低损耗介质基片；平衡式圆盘谐振器；国际电工委员会；射频测试；介电测量；标准国际化Keywords:ComplexPermittivity;Low-LossDielectricSubstrate;Balanced-TypeCircularDiskResonator;IEC;RFTesting;DielectricMeasurement;StandardInternationalization一、引言（一）研究背景近年来，以第五代移动通信（5G）规模部署和第六代移动通信（6G）预研为牵引，射频电路、微波器件及天线系统对低损耗介质基片材料的性能要求不断提升。在毫米波频段，信号传输损耗对材料介电性能的敏感性显著增强，介质基片的相对介电常数（εr）和介质损耗角正切（tanδ）不仅直接影响电路的特征阻抗、传输延迟和品质因数（Q值），更决定了终端产品的整体能效与可靠性。因此，建立高精度、可复现的复介电常数测量方法，已成为射频材料研发、生产过程控制及器件设计验证的共性需求。（二）标准立项的必要性在IEC63185:2025RLV发布之前，低损耗介质基片复介电常数的测量在不同国家和行业组织之间存在方法分散、数据可比性差的突出问题。不同实验室采用各异谐振结构与夹具设计，导致相同材料的测量结果可能出现显著偏差。与此同时，国际电信联盟（ITU）和3GPP等组织对高频器件性能指标提出了更为苛刻的要求，材料供应商、器件制造商及第三方检测机构迫切需要一项统一的国际标准作为技术依据。在此背景下，IEC第46分技术委员会——射频连接器与射频传输线分技术委员会，经过多年技术论证与多轮国际磋商，正式发布IEC63185:2025RLV，填补了该领域的标准空白。二、标准概述（一）标准基本信息-标准编号：IEC63185:2025RLV-标准名称：平衡式圆盘谐振器法测量低损耗介质基片复介电常数（Measurementofthecomplexpermittivityforlow-lossdielectricsubstratesbalanced-typecirculardiskresonatormethod）-发布机构：国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）-分技术委员会：IEC/SC46F——射频连接器与射频传输线分技术委员会-标准状态：现行-发布日期：2025年3月19日-语种：英语-分类：射频连接器（二）RLV版本说明IEC63185:2025RLV为Redline版本（RedlineVersion），该版本在同一文档中同时呈现标准正式版与上一版本（如有）的差异对照，以红色删除线和下划线标注修订内容，便于标准使用者快速识别技术变更要点。RLV版本仅提供电子版（PDF格式），采用FileOpen数字版权管理（DRM）插件加密保护，兼容Windows与macOS操作系统，对网络环境及终端激活数量有一定限制。三、标准技术内容详解（一）方法原理平衡式圆盘谐振器法（Balanced-TypeCircularDiskResonatorMethod）属于介质谐振器法大类，其核心原理基于电磁场在轴对称圆盘结构中的谐振特性。待测低损耗介质基片作为谐振器的核心介质加载部分，与上下金属平板构成一个对称的圆盘谐振结构。在微波信号激励下，谐振器在特定频率发生谐振，通过精确测定谐振频率（fr）和空载品质因数（Q₀），可反演计算得到介质基片的相对介电常数与介质损耗角正切。该方法的突出技术特征在于“平衡式”结构设计——上下金属板与介质圆盘呈对称布局，有效抑制了非对称高次模的干扰，保证了主模（通常为TM₀₁₀模或TE₀₁₁模）的纯净谐振响应。这种对称结构显著提高了测量结果的稳定性和重复性，尤其适用于低损耗材料（tanδ<10⁻³）的高精度表征。（二）测量系统组成标准对所涉及的测量系统提出了明确的配置要求。系统硬件主要包括：微波矢量网络分析仪（VNA）、平衡式圆盘谐振器夹具（含上下金属平板、介质圆盘定位结构）、温度控制装置（可选，用于变温测量）及系统校准件。矢量网络分析仪用于激励谐振器并检测谐振响应曲线，其频率扫描精度和动态范围直接决定谐振频率和品质因数的提取精度。谐振器夹具的材料属性（如金属电导率、表面粗糙度）和机械加工精度（如平行度、平面度）需满足标准规定的公差要求，以降低系统误差。（三）测试流程与数据处理标准对测试流程设置了规范化的操作步骤，涵盖试样准备、夹具安装、网络分析仪校准、谐振响应测量、谐振参数提取及复介电常数计算等环节。试样方面，介质基片需加工为标准规定的圆盘形，对直径公差、厚度均匀性及表面状态（如粗糙度、平整度）均作了量化规定，以保证试样装夹的一致性和谐振模式的纯净性。在数据处理环节，标准给出了从谐振频率与Q值到复介电常数的完整反演算法，包括边缘场修正、金属损耗修正及辐射损耗修正等校正步骤。针对不同损耗量级的材料，标准给出了适用性建议与不确定度评估方法，要求测量报告包含完整的测量不确定度分析。（四）适用范围IEC63185:2025RLV主要适用于射频与微波频段（典型覆盖1GHz至数十GHz范围内特定频点）低损耗介质基片材料（如PTFE/陶瓷复合基片、液晶聚合物LCP基片、石英、氧化铝陶瓷及部分半导体基片）的复介电常数测量。该方法在介质损耗角正切低于10⁻³的低损耗区间具有突出的测量灵敏度，适用于毫米波频段高频覆铜板及微波介质陶瓷的质量评价。四、标准的意义与影响（一）填补国际标准空白在IEC63185:2025RLV发布之前，国际上针对低损耗介质基片复介电常数测量尚无统一的IEC标准。行业内通常参考IPCTM-650等试验方法标准或学术文献中散见的测量方案，不同实验室的数据结果往往缺乏横向可比性。本标准的发布，为全球射频材料研发、生产和检测环节提供了统一的技术准绳，有利于促进国际贸易中的技术指标互认。（二）支撑5G/6G技术发展5G基站天线、毫米波相控阵及未来6G太赫兹通信系统对低损耗介质基片的依赖日益加深。高频条件下材料损耗直接关系到系统功放效率、覆盖半径与散热设计，精确的复介电常数数据是微波器件仿真的关键输入参量。IEC63185:2025RLV为高频基片材料提供了可靠的测量手段，为5G/6G产业链的材料选型和品质管控提供了有力支撑。（三）促进测量结果国际互认通过建立统一的测量方法、规范的测试条件和严谨的数据处理流程，该标准显著提升了不同实验室之间测量结果的一致性和可比性，有利于推动国际间检测与校准结果的互认。在全球电子信息产业供应链深度协同的背景下，统一的标准有利于打破技术壁垒，促进国际技术交流与贸易合作。五、主要起草与贡献单位介绍IEC63185:2025RLV的制定汇聚了全球射频测量领域顶尖科研机构与龙头企业的技术力量。其中，日本国家先进工业科学与技术研究院在标准制定过程中发挥了关键的引领作用。日本国家先进工业科学与技术研究院是日本最大的公立科研机构之一，拥有国际一流的材料电磁特性计量设施。其电磁测量部门长期从事介电材料精密测量技术研究，在谐振器法、传输线法等介电测量方法领域积累了深厚的学术积淀与工程经验。该研究院曾主导或深度参与了多项IEC介电测量标准的制定工作，其开发的高精度介质谐振器测量系统在国际比对中表现出优异的复现性与测量精度。在此次IEC63185:2025RLV的编制过程中，AIST承担了核心方法验证与实验室间比对的组织工作，提供了大量不同介电常数与损耗水平的标准试样数据，为标准中技术指标的确定和方法适用范围的界定提供了坚实的实验依据。其在测量不确定度评估和边缘场修正算法方面的学术积累也被充分吸收到标准文本中。此外，来自德国、美国、中国、韩国等国家的标准化专家共同参与了该标准的起草与审查工作，体现了IEC标准制定的国际协作精神。六、结论与展望IEC63185:2025RLV作为国际上首个针对平衡式圆盘谐振器法测量低损耗介质基片复介电常数的IEC标准，具有里程碑式的意义。该标准在技术层面积累了射频介电测量领域数十年的研究成果，在方法体系上实现了从谐振器设计、测量操作到数据处理与不确定度评估的全流程规范，为低损耗介质材料的高精度复介电常数表征提供了权威依据。展望未来，随着6G通信技术研究向亚毫米波与太赫兹频段延伸，以及人工智能物联网（AIoT）、智能驾驶毫米波雷达等应用场景的持续拓展，对低损耗介质材料的频率扩展测量需求将日益迫切。标准制定机构宜在现有基础上进一步推进宽频段测量方法研究与太赫兹频段谐振器设计标准研制工作。与此同时，非破坏性测量、在线检测及高温/低温极端环境下的介电性能评价方法也将成为标准化工作的潜在方向。IEC63185:2025RLV的发布与实施，不仅为射频材料领域的科研与生产提供了可靠的技术依据，也为后续相关标准的制修订奠定了坚实的方法学基础，将持续推动全球射频与微波技术的进步与产业升级。参考文献[1]IEC63185:2025RLV,Measurementofthecomplexpermittivityforlow-lossdielectricsubstratesbalanced-typecirculardiskresonatormethod.Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2025.[2]国际电工委员会(IEC)官网.标准信息检索与发布公告.[EB/OL].https://www.iec.ch.[3]中华人民