[發明專利]低損耗電介質材料高溫復介電常數測試裝置及方法

無效

• 申請號: 200710050352.8
• 申請日: 2007-10-30
• 公開（公告）號: CN101187683A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 李恩;李仲平;聶在平;郭高鳳;何鳳梅;張大海;張其劭;王金明
• 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
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技術領域

本發明屬于微波、毫米波技術領域，特別涉及微波、毫米波低損耗電介質材料的復介電常數測試技術。

背景技術

微波、毫米波低損耗電介質材料在微波、毫米波器件和系統中應用是十分廣泛。作為微波、毫米波介質的一個基本參數，復介電常數及其溫度特性是評價低損耗電介質材料性能的主要依據，也是進行微波器件設計的重要參數。在進行低損耗介質材料的研究和應用及其性能評定時，都必須經過其性能參數的實際測試。當被測介質為各向異性材料時，測試裝置中電場的方向應與材料實際應用時的電場方向相同。當材料應用于天線罩等裝置時，電場方向平行于樣品的表面。

國外對低損耗介質材料復介電常數在微波頻段下的高溫測試工作已開展了多年，常用的測試方法為諧振法。在諧振法中，通常采用圓柱形諧振腔。測量時，電場方向平行于樣品的表面。

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“郭高鳳，李恩，張其劭，李宏福，低損耗介質材料復介電常數的變溫測試，航空材料學報，2003，Vol.23增刊，p194～197.”中采用圓柱形諧振腔在X波段對介質的復介電常數進行了室溫～200℃的變溫測試。測試采用的方法是固定腔長法，文中采用在圓柱腔內壁鍍金的方法，以免在高溫下內壁鍍層金屬氧化而導致腔體品質因數下降。但金屬鍍層金能承受的溫度有限，且若和基底金屬的膨脹系數相差過大時，容易產生脫落。當溫度上升到1000℃時，不易再采用這種方法。

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?wavemeasurement?dependence?of?complex?permittivity?of?dielectric?plates?by?a?cavityresonance?method，IEEE?MTT-S，1999，p1885～1888”、“Shimizu?T，Kobayashi?Y，Millimeterwave?measurements?of?temperature?dependence?of?complex?permittivity?of?GaAs?disksby?circular?waveguide?method，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。

綜上所述，國外在低損耗材料復介電常數高溫測試技術方面已研究了多年，通常采用圓柱形諧振腔固定頻率點改變腔長法或采用將樣品放在兩個半腔體中間的方法進行低損耗材料復介電常數的高溫測試。這些測試裝置較復雜、測量精度低，很難適應低損耗材料復介電常數的更高溫度的測試現狀要求。

發明內容

本發明的任務是提供一種高溫下低損耗電介質材料復介電常數的測試方法及測試裝置。該方法及裝置適合高溫環境下微波、毫米波頻段范圍內介質材料復介電常數的測試，為微波、毫米波介質材料復介電常數高溫溫度特性研究提供測試結果。

本發明詳細技術方案：

低損耗電介質材料高溫復介電常數測試裝置，如圖1所示，包括微波信號源、圓柱形高Q諧振腔、真空高溫爐和標量網絡分析儀。圓柱形高Q諧振腔位于真空高溫爐中。