BCDR (平衡式圓盤諧振器) 介紹：挑戰毫米波 (mmWave) Dk/Df 量測的極限工具

在通訊技術從 5G 邁向 6G 的演進過程中，頻譜的使用已經從微波頻段（Sub-6GHz）大步跨越至毫米波（mmWave），甚至觸及 100 GHz 以上的亞太赫茲（Sub-THz）領域，對於材料研發工程師而言，這是一個全新的戰場；傳統的量測方法，如針對 PCB 薄板設計的分裂柱介電諧振器（SPDR），雖然精準，但其頻率上限通常止步於 20 GHz 左右；當您的研發目標是驗證 77 GHz 車用雷達天線罩、或是 90 GHz 以上的封裝材料時，實驗室需要一種能夠橫跨極寬頻帶、同時保持共振腔等級精確度的工具。

平衡式圓盤諧振器（Balanced Circular Disk Resonator, BCDR） 正是為了填補這一高頻量測真空而生的關鍵技術，它打破了傳統共振腔「單一治具對應單一頻率」的限制，提供了從 10 GHz 一路延伸至 110 GHz 的超寬頻帶量測能力，成為挑戰毫米波介電常數（Dk）與損耗因數（Df）量測極限的利器，本文目標在於解析 BCDR 的運作機制，探討其如何解決高頻連續量測的難題。

什麼是 BCDR 平衡式圓盤諧振器？

BCDR 的核心設計理念，在於解決傳統金屬腔體在高頻下尺寸過小、加工困難以及單模態頻寬受限的問題，從結構上來看，BCDR 採用了「平衡」的架構，通常由兩個經過精密加工的圓盤狀結構組成，待測樣品被置於這兩個圓盤之間。

與傳統封閉式腔體不同，BCDR 的結構設計允許電磁場在特定的共振模態下，將能量緊密地束縛在兩個圓盤與樣品之間，形成一種開放或半開放的共振結構，這種設計巧妙地利用了電磁場的對稱性，使得垂直於圓盤表面的電流分量極小化，從而大幅降低了金屬導體的損耗，確保系統擁有極高的品質因子（Q 值），這對於量測低損耗材料（Low Loss Material）至關重要，因為只有系統本身的損耗夠低，才能靈敏地偵測出材料所造成的微小能量衰減。

突破頻率極限：10 GHz 至 110 GHz 的超寬頻覆蓋

傳統的 SPDR 治具雖然精準，但每個治具只能量測一個固定的基頻（例如 10 GHz 一顆、15 GHz 一顆），無法觀察材料特性隨頻率變化的趨勢（即色散效應），而 BCDR 技術最大的突破，在於其驚人的頻寬覆蓋能力。

新一代的 BCDR 解決方案可以支援 10 GHz 至 110 GHz 的超寬頻率範圍，工程師不需要為每一個頻點購買一顆昂貴的治具，在同一個 BCDR 架構下，透過激發不同的高階共振模態（Modes），可以在極寬的頻譜上取得多個頻率點的連續量測數據；這種「多頻連續量測（Multi-frequency continuous measurement）」能力，對於 6G 材料研發具有極高的價值，例如某些高分子材料在 20 GHz 時表現穩定，但在 80 GHz 時 Df 值可能會因為分子極化機制的改變而急劇上升，BCDR 能夠在單次架設中捕捉到這些關鍵的轉折點，提供工程師完整的頻譜特性分析。

解決操作痛點：簡化的樣品安裝與高再現性

在早期的 BCDR 或類似的高頻共振結構中，樣品的安裝往往是工程師的噩夢，為了達到電磁場的完美平衡，樣品的位置必須極度精確，些微的偏移都可能導致模態分裂或 Q 值劇烈跳動，使得量測結果難以重複。

奧創系統提供的 DK/DF 測試解決方案，整合了新一代的 BCDR 技術消除了上一代 BCDR 設置的困難，透過優化的機械結構設計，簡化了樣品的安裝程序，這種改良帶來了兩個直接的優勢：

1. 高量測再現性：
   即使由不同的操作人員進行測試，或者同一樣品經過多次拆裝，也能獲得一致的 Dk/Df 數據。
2. 快速測試：
   簡化的操作流程大幅縮短了每個樣品的測試時間，使其不僅適用於實驗室研發，也具備了小批量產線抽測的潛力。

應對嚴苛環境：-50°C 至 +150°C 的寬溫測試

隨著車用電子與低軌衛星通訊的發展，材料不僅要在室溫下表現優異，還必須經歷極端溫度的考驗，傳統的開放式治具往往難以整合進環境試驗箱，或者因為金屬熱膨脹導致量測失效。

BCDR 治具在設計之初便考量了環境測試的需求，它支援從 -50°C 低溫至 +150°C 高溫 的循環測試，這讓研發工程師能夠繪製出材料的 Dk/Df 溫度係數（Tcc）曲線，確保所選用的基板或薄膜在極地寒冬或引擎室高溫下，仍能維持穩定的電氣特性。

廣泛的相容性與應用場景

奧創系統提供的 DK/DF 測試解決方案 在儀器相容性方面展現了極高的開放性，它並不綁定特定品牌的儀器，而是相容於 Keysight、Rohde & Schwarz (R&S)、Anritsu 等各大主流品牌的向量網路分析儀（VNA），這意味著實驗室無需為了導入 BCDR 而汰換現有的昂貴網分設備。

在應用場景上，BCDR 的適用範圍非常廣泛，除了標準的硬質電路板基材（Board）外，它也特別適用於 多層板（Multilayer） 結構以及 薄膜（Film） 材料的量測，對於那些無法加工成細長條狀（用於波導法）或無法承受破壞性切割的樣品，BCDR 提供了一種非破壞性或低破壞性的高頻測試方案。

BCDR 平衡式圓盤諧振器是連接微波與毫米波世界的橋樑，它結合了共振腔的高靈敏度與寬頻掃描的多點量測優勢，解決了 10 GHz 至 110 GHz 頻段內低損耗材料驗證的難題，對於致力於開發下一代 5G 毫米波及 6G 通訊產品的研發工程師而言，BCDR 不僅是一個測試治具，更是探索材料高頻極限的必要工具。

升級您的材料實驗室：DK/DF 高頻介電材料特性量測整合式解決方案

雖然 BCDR 提供了強大的毫米波測試能力，但要將其效能發揮到極致，還需要精密的 VNA 控制、複雜的 S 參數轉換演算法以及穩定的溫度控制環境，單獨購買治具往往會面臨軟硬體整合的巨大挑戰。

奧創系統整合了 Rohde & Schwarz 測試儀器與威瑞科技 DK/DF 治具，推出了 「DK/DF 高頻介電材料特性量測整合式解決方案」，這是一個涵蓋從 10 MHz 到 1.1 THz 的全方位材料分析平台。

介電常數 (Dk) 與 損耗因數 (Df) 關鍵材料特性

DK/DF 高頻介電材料特性量測整合式解決方案 - 本方案整合了 BCDR 的優勢，系統採用開放架構，不僅完美整合 R&S ZNA/ZNB 系列網分，更廣泛相容 Keysight 與 Anritsu 等主流品牌機型，無論您的實驗室現有設備為何，奧創系統皆能提供對應的整合開發服務，助您以最精實的預算升級次世代毫米波測試能力。

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