[發明專利]一種用于高溫下微波測試的圓柱形高Q諧振腔

無效

• 申請號: 200710050347.7
• 申請日: 2007-10-30
• 公開（公告）號: CN101275979A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 李恩;李仲平;聶在平;郭高鳳;張大海;何鳳梅;王金明;張其劭
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01R31/00;H01P7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

一種用于高溫下微波測試的圓柱形高Q諧振腔，屬于微波測試技術領域，特別涉及微波電介質的復介電常數測試技術。

背景技術

微波電介質材料在微波器件、微波系統中的應用極為廣泛，在對這些微波介質材料的研制和使用過程中，需要對其電參數即復介電常數進行準確的測量。

當微波電介質為低損耗材料時，通常采用的方法為諧振腔法。所用諧振腔可為帶狀線諧振器、圓柱形諧振腔、矩形諧振腔、準光腔、螺旋線諧振腔等。對于要求電場極化方向平行于微波電介質樣品表面的復介電常數的測試，常采用圓柱形諧振腔，因其Q值較高，且所用的被測微波電介質樣品尺寸較小。圓柱形諧振腔法因其品質因數Q較高，又稱其為高Q腔。

采用高Q腔法進行微波電介質復介電常數測試時，有兩種測試方法，一種為固定諧振頻率法，另外一種為固定腔長法。在固定諧振頻率法中，腔體的諧振頻率在加載微波電介質樣品前后為一固定值，通過加載微波電介質樣品前后腔體長度和品質因數的變化來計算得到復介電常數。在固定腔長法中，則固定腔體的長度，通過加載微波電介質樣品前后諧振頻率和品質因數的變化來計算復介電常數。

文獻“Eric?J.Vanzura，William?A.Kissick.Advances?in?NIST?dielectric?measurementcapability?using?a?mode-filtered?cylindrical?cavity.IEEE?MTT-S?Digest，1989，p901-904”中利用高Q腔分別采用固定諧振頻率法和固定腔長法進行復介電常數的測試。所用高Q腔的結構示意圖如圖1所示，它由圓柱腔筒、上端蓋和位置可移動的下端蓋構成，其中上端蓋上開有波導耦合孔。通過改變下端蓋在圓柱型腔筒中的位置，從而改變腔體的長度。文中利用多個TE_01n工作模式，采用固定頻率法或固定腔長法測量出被測微波電介質樣品在X波段8.2～12.4GHz內復介電常數在寬頻帶離散頻率點上的響應。

隨著微波、毫米波電介質材料應用范圍的擴大，人們越來越需要了解微波、毫米波電介質材料在高溫(高于1000℃)下的電介質性能，這就要求我們能夠對微波、毫米波電介質材料在高溫下的介電性能進行測試。文獻“黎義，李建保，何小瓦，采用諧振腔法研究透波材料的高溫介電性能，紅外與毫米波學報，2004，Vol.23，No.2，p157～160.”中介紹了俄羅斯高溫介電性能測試儀。所采用的腔體為圓柱形諧振腔，工作模式為TE_01n模式，測試溫度為15～1200℃，工作頻率為9～10GHz，采用氮氣氣氛保護。測試時，采用的方法為變腔長法，即通過高溫下腔體長度和無載品質因數的變化來進行復介電常數的測量。這種方法需要在高溫下改變諧振腔下端蓋在腔筒中的位置來進行測量，測試裝置復雜。而且，腔體長度變化的測量精度會嚴重影響介電常數的測量精度。

文獻“Zhang?G，Nakaoka?S，Kobayashi?Y，Millimeter?wave?measurements?of?temperaturedependence?of?complex?permittivity?of?dielectric?plates?by?the?cavity?resonancemethod，AMPC，1997，p3913～3916”、“Kobayashi?Y，Shimizu?T，Millimeter?wave?measurementdependence?of?complex?permittivity?of?dielectric?plates?by?a?cavity?resonance?method，IEEE?MTT-S，1999，p1885～1888”、“Shimizu?T，Kobayashi?Y，Millimeter?wave?measurementsof?temperature?dependence?of?complex?permittivity?of?GaAs?disks?by?circular?waveguidemethod，IEEE?MTT-S，2001，p2195～2198”中采用將圓柱形諧振腔腔體在腔長一半處切開，樣品放在兩個半腔體中間的方法進行復介電常數的變溫測試，測試溫度僅為100℃，且測試裝置較為復雜。