在實驗之前，先利用 HFSS 電磁模擬軟體進行模擬，如圖 3-1 所示，得到模 擬的數據之後再進行實驗，模擬內容主要是探討覆蓋材料的介電常數、導磁率、
導電率、覆蓋材料的尺寸以及覆蓋不同導電率之架構，探討不同的參數對雜訊抑 制的效果。
圖 3-1 HFSS 電磁模擬軟體
使用 FR-4 基板，介電常數(𝜀𝑟)為 4.4，尺寸為40mm × 40mm × 1.6mm，微 帶線(MSL)之特性阻抗為 50Ω，MSL 尺寸為40mm × 3mm，微帶線架構如圖 3-2 所示，圖 3-3 為微帶線實體圖。
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圖 3-2 微帶線架構
圖 3-3 微帶線實體圖
40mm 3mm
40mm
1.6mm
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模擬結果發現S11的反射量，從低頻(0.1GHz)到高頻(10GHz)全部都在-10dB 以下，表示訊號都有進入到微帶線內，且訊號都沒有反射的現象，如圖 3-4 所示。
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圖 3-7 模擬微帶線(MSL)架構之史密斯圖
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3-2 覆蓋不同材料之參數對雜訊抑制影響的模擬特性
覆蓋一層材料在微帶線上，覆蓋尺寸為40mm × 30mm × 0.05mm，分別探 討介電常數(𝜀𝛾)、導磁率(𝜇𝛾)、導電率(σ)對於雜訊抑制的影響，為了要讓 SMA 接頭能夠焊接，所以再覆蓋範圍上下預留 5mm，且不因覆蓋不同參數改變 50Ω 阻抗匹配，如圖 3-8 所示。圖 3-9 為實驗微帶線覆蓋材料後實體圖。
圖 3-8 模擬覆蓋架構圖
圖 3-9 模擬覆蓋架構圖
40mm
1.6mm 40mm
30mm
3mm
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模擬改變覆蓋材料之介電常數(𝜀𝛾)1、50、100 如表 3-1 所示，可以發現S11從 低頻(0.1GHz)到高頻(10GHz)訊號全部都在-10dB 以下，如圖 3-10 所示，訊號 全部都有進到微帶線內且沒有反射，而S21中訊號幾乎全部都穿透過去，表示訊
Permittivity 1 Permittivity 50 Permittivity 100
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Permittivity 1 Permittivity 50 Permittivity 100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Permittivity 1 Permittivity 50 Permittivity 100
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改變覆蓋材料之導磁率(𝜇𝛾)1、50、100 如表 3-2 所示，可以發現S11從低頻 (0.1GHz)到高頻(10GHz)訊號全部都在-10dB 以下，如圖 3-13 所示，訊號全部 都有進到微帶線內且沒有反射，而S21中訊號幾乎全部都穿透過去，表示訊號全
Permeability 1 Permeability 50 Permeability 100
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Permeability 1 Permeability 50 Permeability 100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Permeability 1 Permeability 50 Permeability 100
37 果在高頻(10GHz)可達到 98%，而當導電率在 500 S/m、1000 S/m 及 5000 S/m 時，則會產生不規則的震盪，尤其是在導電率 5000 S/m 時在明顯。所以對雜訊
導電率(σ) 0、100、500、1000、5000(S/m)
圖 3-16 改變覆蓋材料之導電率S11圖
Conductivity 0 Conductivity 100 Conductivity 500 Conductivity 1000 Conductivity 5000
38 Conductivity 0
Conductivity 100 Conductivity 500 Conductivity 1000 Conductivity 5000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Conductivity 0 Conductivity 100 Conductivity 500 Conductivity 1000 Conductivity 5000
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表 3-4 為覆蓋的材料特性可以由表 3-4 對S11、S21及Ploss/Pin之影響，可以看 到介電係數及導磁率對雜訊抑制影響並不大，影響覆蓋的材料主要還是以導電率 比較明顯，當導電率增加S11的反射量就會越大，而當導電率太高雜訊號全部都 會反射，在Ploss/Pin中也會產生不規則的震盪，使訊號衰減抑制效果變差，當導 電率在 100 S/m 時不僅S11訊號幾乎都有進入到微帶線內，在S21可以看的到訊號 穿透量較少，也表示訊號在高頻(10GHz)處都被材料所吸收，Ploss/Pin最多可達到 98%，如表 3-5 所示。
表 3-4 覆蓋材料參數對S11、S21及Ploss/Pin之影響
覆蓋材料參數 S11 S21 Ploss/Pin
介電常數(εγ) × × ×
導磁率(μγ) × × ×
導電率(σ) ○ ○ ○
表 3-5 在高頻 10GHz 覆蓋材料最大Ploss/Pin
覆蓋材料參數 介電常數(𝜀𝛾) 導磁率(𝜇𝛾) 導電率(σ)
Ploss/Pin 30% 35% 98%
40
41
表 3-7 不同混合材料比例與不同轉速關係表
初速 末速
導電碳漿 30wt% 1200rpm 2000rpm 2500rpm 3000rpm 3500rpm 導電碳漿 40wt% 1200rpm 2000rpm 2500rpm 3000rpm 3500rpm 導電碳漿 50wt% 1200rpm ╳ 2500rpm 3000rpm 3500rpm
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圖 3-20 不同轉速對 RS、t、σ實作成品圖
用四點探針量測片電阻(RS)，如圖 3-21 所示，量測點會在導電薄膜上的四 個角及導電薄膜的中心，量測出來的片電阻再作換算如表 3-8 及圖 3-22 所示，
薄膜厚度會依不同轉速及厚度做量測，所量測出的數據如表 3-9 及圖 3-23 所示，
由於不同重量百分比做混合，所以量測出的導電率也會不同，經由量測出的片電 阻及厚度換算後，所得到的導電率如表 3-10 及圖 3-24 所示。
圖 3-21 片電阻量測點示意圖
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表 3-8 轉速與片電阻關係表 末速轉速
導電碳漿比例
2000rpm 2500rpm 3000rpm 3500rpm
導電碳漿 30wt% 996Ω/□ 1120Ω/□ 1350Ω/□ 1600Ω/□
2000 2500 3000 3500
0 Carbon Pasre 30wt%
Carbon Pasre 40wt%
Carbon Pasre 50wt%
Carbon Pasre 60wt%
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表 3-9 轉速與厚度關係表 末速轉速
導電碳漿比例
2000rpm 2500rpm 3000rpm 3500rpm
導電碳漿 30wt% 0.0574mm 0.038mm 0.031mm 0.02mm
2000 2500 3000 3500
0.00 Corbon Pasre 30wt%
Corbon Pasre 40wt%
Corbon Pasre 50wt%
Corbon Pasre 60wt%
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表 3-10 轉速與導電率關係表 末速轉速
導電碳漿比例
2000rpm 2500rpm 3000rpm 3500rpm
導電碳漿 30wt% 3.8 S/m 5.18 S/m 5.6 S/m 6.89 S/m
2000 2500 3000 3500
0 Carbon Paste 30wt%
Carbon Paste 40wt%
Carbon Paste 50wt%
Carbon Paste 60wt%
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由於混合的比例不同，所以導電漿料的黏度也不同，在同一轉速下(3500rpm) 去觀察片厚度、導電率(σ)及電阻(RS)可以發現，導電漿料黏度越大其厚度會越 厚，Carbon Paste 30wt%、40wt%、50wt%、60wt%時，厚度分別為 0.02mm、0.029mm、
0.0356mm 和 0.045mm。如圖 3-25 所示。片電阻(RS)與導電率(σ)成反比，當片 電阻越高導電率會降低，而當片電阻越低，導電率就會越高，當 Carbon Paste 30wt%、40wt%、50wt%、60wt%時，導電率(σ)分別為 6.89S/m、10.28 S/m、16.12 S/m 和 38.47 S/m，而片電阻(RS)則分別為1600 Ω/□、740 Ω/□、380 Ω/□、127Ω/□。
Carbon Paste (wt%)
47
Carbon Paste (wt%)
30 40 50 60
Carbon Paste (wt%)
48 (50MHz~13.5GHz)網路分析儀進行量測，測量出S11反射係數及S21穿透係數，在 經過(4.1)、(4.2)及(4.3)公式換算出雜訊抑制Ploss/Pin的效果。
S11= 20log|Γ| (4.1) S21 = 20log|T| (4.2) Ploss/Pin= 1 − (|Γ|2+ |T|2) (4.3)