[發(fā)明專利]一種基于準(zhǔn)光學(xué)諧振腔的介質(zhì)材料介電性能變溫測(cè)量裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110344372.2
• 申請(qǐng)日: 2011-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN102435863A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭高鳳;李恩;聶瑞星;王益;張慶彪;高源慈;陶冰潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R27/26
• 分類號(hào): G01R27/26
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 葛啟函

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波、毫米波介電材料介電性能測(cè)試領(lǐng)域，涉及準(zhǔn)光學(xué)腔測(cè)量方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著通訊系統(tǒng)、武器精確制導(dǎo)和電子對(duì)抗技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，準(zhǔn)確了解電路介質(zhì)基片材料、天線罩材料的介電性能越來越重要。當(dāng)這些材料的工作溫度發(fā)生變化時(shí)，它們的介電性能也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。因此，了解材料在不同工作溫度下的介電性能，對(duì)材料的應(yīng)用與設(shè)計(jì)具有重大意義！

針對(duì)介質(zhì)材料在微波、毫米波段的介電性能測(cè)試，應(yīng)用比較廣泛的測(cè)量方法是準(zhǔn)光學(xué)諧振腔測(cè)試法。目前普遍使用的準(zhǔn)光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)形式是半對(duì)稱球面準(zhǔn)光學(xué)諧振腔，該腔體由一個(gè)球面鏡和一個(gè)平面鏡構(gòu)成，俗稱平凹腔。該種結(jié)構(gòu)形式的準(zhǔn)光學(xué)諧振腔一般只用于常溫環(huán)境下介質(zhì)材料的介電性能的測(cè)量，如果要應(yīng)用于變溫環(huán)境下的介電性能的測(cè)量，則需要對(duì)腔體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

文獻(xiàn)“馮麗萍，韋高，Ku波段開腔電介質(zhì)高溫自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，強(qiáng)激光與粒子束，2006，vol.18，No.8，pp1323～1326.”采用加熱爐方式，利用碳化硅發(fā)熱棒進(jìn)行加熱，溫度可達(dá)1300℃。該文獻(xiàn)中的結(jié)構(gòu)存在兩個(gè)缺點(diǎn)，一是腔體結(jié)構(gòu)暴露在空氣中，在高溫工作條件下，促使平面鏡金屬迅速被氧化，長期使用將影響準(zhǔn)光學(xué)諧振腔的品質(zhì)因數(shù)(Q值)，從而影響介電性能的測(cè)量精度；二是該種結(jié)構(gòu)的加熱效率不高、可變溫度范圍不夠?qū)挕?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于準(zhǔn)光學(xué)諧振腔的介質(zhì)材料介電性能變溫測(cè)量裝置，以實(shí)現(xiàn)微波、毫米波介質(zhì)材料介電性能的變溫測(cè)試。該裝置可實(shí)現(xiàn)常溫至2000多℃環(huán)境下介質(zhì)材料介電性能的變溫測(cè)量，具有加熱效率高、可變溫度范圍寬，且在保證測(cè)量精度條件下能夠長期穩(wěn)定工作。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于準(zhǔn)光學(xué)諧振腔的介質(zhì)材料介電性能變溫測(cè)量裝置，如圖1所示，包括準(zhǔn)光學(xué)諧振腔1、感應(yīng)加熱控制裝置2、感應(yīng)加熱圈3、真空爐腔4、循環(huán)水冷系統(tǒng)5和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀6。所述準(zhǔn)光學(xué)諧振腔1采用由球面鏡11和平面鏡12組成的平凹腔結(jié)構(gòu)，其中球面鏡11固定于真空爐腔4的上部空間，平面鏡12固定于真空爐腔4的下部空間。如圖2所示，所述球面鏡11上有具有兩個(gè)耦合孔111、112，準(zhǔn)光學(xué)諧振腔1通過兩個(gè)耦合孔111、112，經(jīng)波導(dǎo)、同軸電纜和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀6連接，形成測(cè)試回路。所述平面鏡12周圍上方具有金屬套筒13，套筒13的高度以不影響準(zhǔn)光學(xué)諧振腔的品質(zhì)因素(Q值)為準(zhǔn)。所述感應(yīng)加熱圈3采用紫銅管制作，固定于真空爐腔4的下部空間，使得平面鏡12位于感應(yīng)加熱圈3的內(nèi)部。感應(yīng)加熱圈3的兩端穿過真空爐4的側(cè)壁與所述加熱控制裝置2實(shí)現(xiàn)電相連、同時(shí)與所述循環(huán)水冷系統(tǒng)5連接以實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)水冷回路。

本發(fā)明具體工作過程是：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀6通過同軸電纜、波導(dǎo)經(jīng)球面鏡11上的耦合孔111、112與準(zhǔn)光學(xué)諧振腔1進(jìn)行連接，被測(cè)介質(zhì)樣品放在平面鏡12的正中；先對(duì)真空爐腔4抽真空，再充入保護(hù)氮?dú)猓又蜷_感應(yīng)加熱控制裝置2，利用感應(yīng)加熱控制裝置2通過感應(yīng)圈3對(duì)介質(zhì)樣品進(jìn)行加熱，同時(shí)開啟水冷系統(tǒng)5進(jìn)行水冷。當(dāng)達(dá)到要求溫度時(shí)，即停止加熱。然后利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀6和相應(yīng)的軟件對(duì)材料進(jìn)行測(cè)試分析。

本發(fā)明在高溫測(cè)量過程中，雖然高溫區(qū)集中于感應(yīng)加熱圈3的內(nèi)部，但如果測(cè)量溫度過高，真空爐腔4內(nèi)部其他位置(主要包括球面鏡11和真空爐腔4腔壁)溫度也會(huì)升高，為了避免高溫對(duì)球面鏡11以及真空爐腔4的損傷，同時(shí)也是為了提高變溫測(cè)量效率，可以：1)如圖3所示，在所述球面鏡11內(nèi)部增加環(huán)形水冷槽113，所述環(huán)形水冷槽113的兩端114、115通過水管與水冷系統(tǒng)5連接以實(shí)現(xiàn)另一個(gè)循環(huán)水冷回路；2)在所述真空爐腔4的腔壁內(nèi)部增加均勻分布的管道結(jié)構(gòu)，所述管道結(jié)構(gòu)的兩端與水冷系統(tǒng)5連接以實(shí)現(xiàn)再一個(gè)循環(huán)水冷回路。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的基于準(zhǔn)光學(xué)諧振腔的介質(zhì)材料介電性能變溫測(cè)量裝置，由于采用感應(yīng)加熱技術(shù)和循環(huán)水冷系統(tǒng)，同時(shí)配以真空爐腔，使得本發(fā)明在采用準(zhǔn)光學(xué)諧振腔測(cè)試法對(duì)介質(zhì)材料介電性能進(jìn)行變溫測(cè)量時(shí)，具有加熱效率高、可變溫度范圍寬(測(cè)量溫度可達(dá)2000℃以上)，且在保證測(cè)量精度條件下能夠長期穩(wěn)定工作而不會(huì)造成光學(xué)諧振腔的氧化或其他損傷。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的基于準(zhǔn)光學(xué)諧振腔的介質(zhì)材料介電性能變溫測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1是準(zhǔn)光學(xué)諧振腔、2是感應(yīng)加熱控制裝置、3是感應(yīng)加熱圈、4是真空爐腔、5是水冷系統(tǒng)、6是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。

圖2是準(zhǔn)光學(xué)諧振腔示意圖。

圖3是準(zhǔn)光學(xué)諧振腔球面鏡示意圖。