《微波参数在高温、低温、温度循环、湿度载荷下的测试方法-编制说明》

1.任务来源及简要过程

1.1任务来源

团体标准T/CSTMXXXXX-2022《微波参数在高温、低温、

温度循环、湿度载荷下的测试方法》，为广东省重点领域研

发计划《5G通信用关键材料测试评价技术研究与设备开发项

目》中测试技术的研究成果。根据项目要求，调研《微波参

数在高温、低温、温度循环、湿度载荷下的测试方法》相关

的国内外标准，并进行微波参数在高温、低温、温度循环、

湿度载荷下的测试方法技术研究与方法标准化工作。该标准

主要由工业和信息化部电子第五研究所（以下简称电子五所）

起草，由中国材料与试验团体标准委员会电子材料领域委员

会（CSTM/FC51）归口。

1.2工作过程

5G通信是新一代信息技术发展的主要方向，作为下一个

万亿规模的战略性新兴产业，对我国成为全球移通信技术的

领跑者起到不可估量的作用。随着毫米波通讯，卫星导航，

汽车雷达，5G移动网络技术的高速发展，通信系统工作的环

境也变得越来越恶劣。例如，当飞行器在高速飞行和变速飞

行时，飞行器温度将发生剧烈变化，温度传递会使其周围的

印制板的温度也发生变化，影响其性能；工作在极地气候的

通信系统，由于极地恶劣的环境影响通信系统的工作性能。

同时，随着环境温度的升高，铜的电导率降低，介质材料的

损耗角正切增大，印制电路板的传输损耗随着温度的升高而

增加。印制板材料的不同，温度对其传输损耗和特性阻抗的

影响也不同。通信系统的工作环境复杂多变，覆铜板和印制

电路微波参数会随着环境的变化出现波动，特别是随着通信

频率的不断提升，微波电路对板材微波参数的波动更为敏感，

相关测试方法受到生产企业与使用单位的广泛关注。因此，

非常有必要编制一套关于覆铜板和印制电路板高温、低温、

温度循环、湿度载荷下微波参数的测试方法标准，填补该领

域的空白。

根据《5G通信用关键材料测试评价技术研究与设备开发

项目》的项目进度，2021年3月成立《微波参数在高温、低

温、温度循环、湿度载荷下的测试方法》标准的工作团队，

2021年6月团队开展《微波参数在高温、低温、温度循环、

湿度载荷下的测试方法》标准制定工作。根据项目的进度，

着手调研环境载荷下微波参数测试方法的相关标准和文献，

于2022年4月完成了标准《微波参数在高温、低温、温度

循环、湿度载荷下的测试方法》草稿的编制。本标准的主要

起草单位为工业和信息化部电子第五研究所，标准主要参与

单位为电子科技大学、成都恩驰微波科技有限公司、浙江华

正新材料股份有限公司（以下简称浙江华正），其中电子五

所牵头开展标准起草与技术研究，浙江华正参与标准起草与

方法验证，电子科技大学参与技术研究，成都恩驰微波科技

有限公司参与方法验证。

2.标准化对象简要情况及制修订标准的原则

2.1标准化对象简要情况

本标准试验方法适用于覆铜板和印制电路板高温、低温、

温度循环、湿度载荷下微波参数的测试，其微波参数包括：

传输损耗、特性阻抗、介电常数、介质损耗角正切值和无源

互调测试PIM。目前国内针对覆铜板和印制电路板高温、低

温、温度循环、湿度载荷下对微波参数影响的评价方式和测

试方法均没有明确的标准规定。因此，非常有必要编制一套

关于覆铜板和印制电路板高温、低温、温度循环、湿度载荷

下微波参数的测试方法标准，对比国内外现有标准情况，本

标准改进优化的地方：a）该方法提出了覆铜板与印制电路

板两个层级的微波参数在不同环境老化下测试方法，更为系

统完整；b）提出传输损耗和特性阻抗环境载荷下的测试方

法，明确了环境载荷下在线测试系统搭载方法，操作步骤以

及样品在环境箱内稳定时间，填补了测试方法的空白；c）

提出基材无源互调测试PIM的测试方法，明确测试样品需求，

将现有标准覆盖对象从无源或微波元器件拓展到高频基材。

2.2制修订标准的原则

按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准

化文件的结构和起草规则》给出的规则，注重相关标准的协

调统一。在充分研究消化国内外相关标准和文献的基础上，

结合实际，同时考虑试验方法标准的“科学性”、“前瞻

性”、“适用性”、实施检测的可行性基础上，研究制订满

足行业使用需求的《微波参数在高温、低温、温度循环、湿

度载荷下的测试方法》团体标准，弥补行业内对覆铜板和印

制电路板微波参数在高温、低温、温度循环、湿度载荷下的

测试方法的空白。

3.国内外标准研究现状分析

目前，国内外针对覆铜板和印制电路板高温、低温、温

度循环、湿度载荷下微波参数（传输损耗、特性阻抗、介电

常数、介质损耗角正切值和无源互调PIM）的测试方法均没

有明确的标准规定。

对于单项的微波参数测试方法目前国内外的相关标准

有IPC-TM-6502.5.5.5.12A：2012《TestMethodsto

DeterminetheAmountofSignalLossonPrintedBoards》、

IPC-TM-6502.5.5.14:2021《MeasuringHighFrequency

SignalLossandPropagationonPrintedBoardswith

FrequencyDomainMethods》、IPC-TM-6502.5.5.7A：2004

《CharacteristicImpedanceofLinesonPrintedBoards

byTDR》、CPCA/Z5101-2015《印制板特性阻抗时域反射测

定指南》、以及IEC62037《PassiveRFandMicrowaveDevices

IntermodulationLevelMeasurement》。IPC-TM-650

2.5.5.5.12A和IPC-TM-6502.5.5.14:2021提出了传输线传

输损耗的测试方法，以上两个标准描述了印制电路板传输损

耗的多种测试方法和测试原理。但是没有描述环境载荷下的

测试方法和环境对微波参数的影响，同时这两个标准在测试

原理上有详细的描述，但是对于测试操作性不强。

IPC-TM-6502.5.5.7A和CPCA/Z5101-2015提出了特性阻抗

测试方法，没有描述环境载荷下的测试方法和环境对特性阻

抗测试。IEC62037提出器件的PIM测试方法，该方法只针

对射频器件和微波器件，没有提出对印制电路板的PIM测试，

对于印制电路板PIM的测试目前国内还没有相关标准。综上

所述，针对以上情况分析，编制能满足对覆铜板和印制电路

板高温、低温、温度循环、湿度载荷下微波参数的测试标准

是非常有必要。

4.标准主要内容的确定和分析

《微波参数在高温、低温、温度循环、湿度载荷下的测

试方法》团体标准是对环境应力条件下覆铜板和印制电路板

重要微波参数的测试方法要求。本标准的涉及的测试项目包

括：环境测试方法、传输损耗、特性阻抗、介电常数、损耗

角正切值和无源互调测试PIM等。

4.1环境测试方法

该项测试主要是确定该标准环境试验的测试准则，GB/T

2423.1-2008、GB/T2423.2-2008、GB/T2423.22-2012和

GB/T2423.3-2006详细的描述了高温、低温、温度变化和恒

定湿试验的测试方法和要求以及试验程序。该标准的环境测

试方法主要参考GB/T2423.1-2008、GB/T2423.2-2008、GB/T

2423.22-2012和GB/T2423.3-2006方法开展，测试条件可

根据样品服役条件或者委托单位要求确定。

4.2传输损耗

该项测试主要用于测量由印刷电路板传输线的导体、结构

和材料特性引起的信号传输损耗，并将印制板放置于环境试

验箱中，检测它的传输损耗来测定印制板的老化情况。对传

输损耗的环境老化的影响，做了两种方法的描述，方法A是

样品完成环境老化试验后出箱，将试样应置于105℃﹢5℃

/-2℃高温干燥箱中烘干处理2h＋10min/-0min。测试前将测

试试样放置在测试环境内冷却至室温30min后，再对样品的

测试，这种方法排除了样品吸湿性对传输损耗的影响，只对

环境老化后对样品性能变化进行测试。方法B是样品完成环

境老化试验后立即出箱；放置在测试环境内冷却至室温，

30min内立即完成测试。还给出了环境老试验对传输损耗变

化率的计算公式，。

TL1−TL0

该项测试方法还ξ给=出了TL传0输×损10耗0在环境载荷下（高温、低

温、温循、湿热）影响，标准中给出了传输损耗在环境试验

载荷测试系统设置，如图1所示。

图1环境试验载荷测试系统设置

提出高/低和湿热温载荷下测试过程中具体的测试操作

步骤，以及根据我们在温度稳定不同时间进行对传输损耗的

测试，在分别测试温度稳定10min、20min、30min、40min、

50min不同时间之后发现温度稳定20min之后测试结果趋于

稳定。提出温循载荷下测试过程中当第一次和最后一次达到

循环温度时，需要在稳定时间的30%~70%的时间段内测试样

的传输损耗。

4.3特性阻抗

该项测试主要用于测量由印刷电路板传输线的特性阻

抗，并印制板放置于环境试验箱中，检测它的特性阻抗。对

特性阻抗的环境老化的影响，和传输损耗测试相同，给出了

两种方法的描述，方法A排除了样品吸湿性对传输损耗的影

响，只对环境老化后对样品性能变化进行测试。方法B检测

环境老化试验对样品的影响。测量特性阻抗在环境载荷下

（高温、低温、温循、湿热）影响，需要在环境箱内进行测

试，因此该标准规定了测试样品不能用手持探针测试，只能

使用微波连接器安装在测试样品上的形式。高低温箱内在线

测试必须使用耐高低温的测试电缆和转接头。

4.4介电常数、损耗角正切值

经团队调研国外领先产品的介电常数和介质损耗角正

切测试方法普遍采用带状线法测试，国内相关企业对标国外

产品时同样采用带状线法进行对比测试。其原理为两端开路

的带状传输线具有谐振电路特性，它的谐振频率f与被测介

质基板的介电常数相关，其固有的品质因数Q值与被测介质

基板的介电损耗角正切相关通过测量带状线谐振器的谐振

频率以及固有的品质因数的数值可得到介质基板的介电常

数和损耗角正切。目前行业对介电常数、损耗角正切值的带

状线法测试相对成熟的标准为国标GB/T126361990《微波介

质介电常数和介质损耗正切值的带状线测试方法》该方法测

试频带覆盖范围仅到20GHz，且以原理性描述为主，对测试

操作指导针对性不强IEC61189-2-719-2016，只涉及

0.5GHz~10GHz频段，未涉及温变条件下的介电常数、损耗角

正切值试验方法。国外IPC-TM-6502.5.5.5C1998标准有

带状线方法测试内容，其测试范围为8GHz~12.4GHz，该方法

使用的是测试片的结构，同时缺少温度系数测试方法，测试

操作性不强，且操作方法更多的是结合国外独有的设备所描

述，不利于国内相关产品的研制。

故本项测试参照团队编制的T/CSTMXXXXX-202X《高频

介质基板的介电常数和介质损耗角正切测试方法——带状

线测试法》，该标准用于测试频率在1GHz~40GHz范围内的介

电常数、损耗角正切值以及变温范围在-50℃~150℃下的介

电常数及损耗角正切值，其针对性及可操作性更强。同时在

T/CSTMXXXXX-202X《高频介质基板的介电常数和介质损耗

角正切测试方法——带状线测试法》标准基础上描述了环境

老化试验的测试方法。

4.5无源互调测试PIM

该项测试主要测量基材的无源互调测试,并测试材料进

行环境老化试验后，检测它的无源互调性能。标准提出无源

互调测试PIM，明确了基材无源互调的测试样品。无源互调

就是由两个或者两个以上的载波信号经过具有非线性相应

的无源器件是产生的，所以在该测试项目中对连接的测试焊

点提出要求：a）焊点发亮，无分层，无拉尖，无间隙，焊

点周围不能有锡珠、锡渣等氧化物；b）焊接过程中必须带

好手套或指套，防止测试样品氧化；c）焊接完成后，可用

酒精对焊点进行清洁，保证焊点的清洁。

5.知识产权情况说明

中国材料与试验团体标准T/CSTMXXXXX-202X《微波参

数在高温、低温、温度循环、湿度载荷下的测试方法》在制

定过程中不涉及国内外专利及知识