[發(fā)明專利]用于八毫米波段電介質(zhì)測量的圓波導(dǎo)駐波測量裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710067739.4
• 申請日: 2007-03-22
• 公開（公告）號: CN101105512A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 倪爾瑚;朱永花
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01R27/06
• 分類號: G01R27/06;G01R31/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于八毫米波段電介質(zhì)測量的圓波導(dǎo)駐波測量裝置。

背景技術(shù)

在微波頻段，電介質(zhì)材料的電學(xué)參數(shù)是設(shè)計介質(zhì)元器件必不可缺的數(shù)據(jù)，是研制相應(yīng)材料和介質(zhì)元器件、微帶線、微波集成的基礎(chǔ)。對于低介電常數(shù)、中/低損耗的材料，國內(nèi)外普遍采用矩形波導(dǎo)駐波測量線法、散射參數(shù)法或TE_01l模諧振腔法，而對于高介電常數(shù)、中/低損耗的介質(zhì)諧振器材料，在直到毫米波的微波頻段國內(nèi)外普遍采用TE₀₁₁模、TE_0m1模介質(zhì)諧振腔法或腔外微擾法。在這些方法中，駐波測量法既方便又可靠，但對于能同時測量低、高介電常數(shù)材料的駐波法還未見報導(dǎo)。此外，八毫米波段(26.5-40GHz)也是目前國際上軍事及通信、電子技術(shù)開發(fā)的重點頻段之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于八毫米波段電介質(zhì)測量的圓波導(dǎo)駐波測量裝置。

用于八毫米波段電介質(zhì)測量的圓波導(dǎo)駐波測量裝置具有相連接的波模轉(zhuǎn)換器、波模抑制器、圓波導(dǎo)駐波測量線，波模轉(zhuǎn)換器具有截止圓波導(dǎo)、功率四等分單元、波模轉(zhuǎn)換單元，波模轉(zhuǎn)換單元上設(shè)有截止圓波導(dǎo)，波模轉(zhuǎn)換單元周邊連接有功率四等分單元，波模抑制器具有螺旋波導(dǎo)，螺旋波導(dǎo)內(nèi)設(shè)螺旋線，圓波導(dǎo)駐波測量線從下到上依次具有細(xì)調(diào)測微器、粗調(diào)測微器、圓柱壁開口圓波導(dǎo)、活塞、圓波導(dǎo)，在圓波導(dǎo)壁上設(shè)有圓柱壁小孔。

所述的圓波導(dǎo)內(nèi)徑為12～13mm，在波導(dǎo)工作區(qū)，離活塞為50～55mm處的圓柱壁上設(shè)置一個直徑0.8～1.2mm的圓柱壁小孔。活塞上端可以設(shè)有用于使樣品終端處于接近開路狀態(tài)的聚四氟乙烯薄圓環(huán)。截止圓波導(dǎo)內(nèi)徑為8～8.4mm，波模轉(zhuǎn)換單元和螺旋波導(dǎo)的內(nèi)徑均為12～13mm。

本發(fā)明具有的有益效果

由于圓的TE₀₁場不能在矩形波導(dǎo)中傳播，所以不可能在信號輸入端用網(wǎng)絡(luò)分析儀獲得反射系數(shù).又因為TE₀₁場的壁電流是圓周狀的，也不可能在圓波導(dǎo)縱向開槽來構(gòu)成駐波測量線.在這個結(jié)構(gòu)中駐波信號的輸出是借助于圓柱壁上的一個耦合小孔，用調(diào)節(jié)可調(diào)短路活塞，找到駐波的節(jié)點位置.短路活塞的位置用精度為0.001mm的測微器讀出.在耦合孔外面，經(jīng)一節(jié)矩形波導(dǎo)和阻抗調(diào)配器輸出到納瓦功率計的傳感器或晶體檢波器.該裝置特別適合于高溫或高介電常數(shù)的介質(zhì)諧振器材料、鐵電材料的測量.其使用頻率是8.2GHz～100GHz，就圓波導(dǎo)尺寸而言，特別適宜于八毫米波段下的測量.

從波導(dǎo)內(nèi)的電磁場結(jié)構(gòu)知道，TE₀₁模圓波導(dǎo)的圓周表面的電場為零，因此樣品與波導(dǎo)壁之間的徑向氣隙只引起很小的測量誤差，這個優(yōu)點，對于高介電常數(shù)的介質(zhì)諧振器材料、鐵電材料的準(zhǔn)確測量和介質(zhì)材料的高溫測量特別重要；也能使隱身材料的測量更準(zhǔn)確可靠.

另一個優(yōu)點是，在毫米波頻率，樣品的尺寸可以比較大，從而降低了樣品尺寸準(zhǔn)確度對測量的影響.

第三個優(yōu)點是，由于波導(dǎo)波長較長，當(dāng)樣品與駐波節(jié)點探測點之間的距離小于波導(dǎo)波長時，駐波節(jié)點位置和波導(dǎo)波長測量的誤差影響就變低了.例如，信號源的波長為8.6mm(～35GHz)、圓波導(dǎo)的內(nèi)徑取12.7mm時，波導(dǎo)波長為15.25mm，是自由空間波長的1.8倍.

此外，用這個模，腔壁的損耗降低了，從而也增加了介質(zhì)損耗角正切測量的準(zhǔn)確度.

另外一個公認(rèn)的事實是：當(dāng)介質(zhì)樣品終端為匹配負(fù)載進(jìn)行駐波測量時，在駐波節(jié)點的測量不確定值為0.002cm時與短路法在0.01cm時得到的介電常數(shù)結(jié)果誤差基本相同，即樣品終端短路法比樣品終端匹配法有著高得多的準(zhǔn)確度.

最后，還應(yīng)補充說明的是介質(zhì)樣品終端為長度l(聚四氟乙烯薄圓環(huán)的高度)的情況，這時，其通式可以寫成