[實用新型]一種基于準光學諧振腔的介質材料介電性能變溫測量裝置

有效

• 申請號: 201120433073.1
• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN202330564U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 郭高鳳;李恩;聶瑞星;王益;張慶彪;高源慈;陶冰潔
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本實用新型屬于微波、毫米波介電材料介電性能測試領域，涉及準光學腔測量方法及裝置。

背景技術

隨著通訊系統、武器精確制導和電子對抗技術的發展與應用，準確了解電路介質基片材料、天線罩材料的介電性能越來越重要。當這些材料的工作溫度發生變化時，它們的介電性能也會發生相應的變化。因此，了解材料在不同工作溫度下的介電性能，對材料的應用與設計具有重大意義！

針對介質材料在微波、毫米波段的介電性能測試，應用比較廣泛的測量方法是準光學諧振腔測試法。目前普遍使用的準光學諧振腔的結構形式是半對稱球面準光學諧振腔，該腔體由一個球面鏡和一個平面鏡構成，俗稱平凹腔。該種結構形式的準光學諧振腔一般只用于常溫環境下介質材料的介電性能的測量，如果要應用于變溫環境下的介電性能的測量，則需要對腔體的結構進行改進。

文獻“馮麗萍，韋高，Ku波段開腔電介質高溫自動測量系統，強激光與粒子束，2006，vol.18，No.8，pp1323～1326.”采用加熱爐方式，利用碳化硅發熱棒進行加熱，溫度可達1300°C。該文獻中的結構存在兩個缺點，一是腔體結構暴露在空氣中，在高溫工作條件下，促使平面鏡金屬迅速被氧化，長期使用將影響準光學諧振腔的品質因數(Q值)，從而影響介電性能的測量精度；二是該種結構的加熱效率不高、可變溫度范圍不夠寬。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種基于準光學諧振腔的介質材料介電性能變溫測量裝置，以實現微波、毫米波介質材料介電性能的變溫測試。該裝置可實現常溫至2000多℃環境下介質材料介電性能的變溫測量，具有加熱效率高、可變溫度范圍寬，且在保證測量精度條件下能夠長期穩定工作。

本實用新型的技術方案如下：

一種基于準光學諧振腔的介質材料介電性能變溫測量裝置，如圖1所示，包括準光學諧振腔1、感應加熱控制裝置2、感應加熱圈3、真空爐腔4、循環水冷系統5和矢量網絡分析儀6。所述準光學諧振腔1采用由球面鏡11和平面鏡12組成的平凹腔結構，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上有具有兩個耦合孔111、112，準光學諧振腔1通過兩個耦合孔111、112，經波導、同軸電纜和矢量網絡分析儀6連接，形成測試回路。所述平面鏡12周圍上方具有金屬套筒13，套筒13的高度以不影響準光學諧振腔的品質因素(Q值)為準。所述感應加熱圈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位于感應加熱圈3的內部。感應加熱圈3的兩端穿過真空爐4的側壁與所述加熱控制裝置2實現電相連、同時與所述循環水冷系統5連接以實現一個循環水冷回路。

本實用新型具體工作過程是：矢量網絡分析儀6通過同軸電纜、波導經球面鏡11上的耦合孔111、112與準光學諧振腔1進行連接，被測介質樣品放在平面鏡12的正中；先對真空爐腔4抽真空，再充入保護氮氣，接著打開感應加熱控制裝置2，利用感應加熱控制裝置2通過感應圈3對介質樣品進行加熱，同時開啟水冷系統5進行水冷。當達到要求溫度時，即停止加熱。然后利用矢量網絡分析儀6和相應的軟件對材料進行測試分析。

本實用新型在高溫測量過程中，雖然高溫區集中于感應加熱圈3的內部，但如果測量溫度過高，真空爐腔4內部其他位置(主要包括球面鏡11和真空爐腔4腔壁)溫度也會升高，為了避免高溫對球面鏡11以及真空爐腔4的損傷，同時也是為了提高變溫測量效率，可以：1)如圖3所示，在所述球面鏡11內部增加環形水冷槽113，所述環形水冷槽113的兩端114、115通過水管與水冷系統5連接以實現另一個循環水冷回路；2)在所述真空爐腔4的腔壁內部增加均勻分布的管道結構，所述管道結構的兩端與水冷系統5連接以實現再一個循環水冷回路。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型提供的基于準光學諧振腔的介質材料介電性能變溫測量裝置，由于采用感應加熱技術和循環水冷系統，同時配以真空爐腔，使得本實用新型在采用準光學諧振腔測試法對介質材料介電性能進行變溫測量時，具有加熱效率高、可變溫度范圍寬(測量溫度可達2000℃以上)，且在保證測量精度條件下能夠長期穩定工作而不會造成光學諧振腔的氧化或其他損傷。

附圖說明

圖1是本實用新型提供的基于準光學諧振腔的介質材料介電性能變溫測量裝置的結構示意圖。

其中，1是準光學諧振腔、2是感應加熱控制裝置、3是感應加熱圈、4是真空爐腔、5是水冷系統、6是矢量網絡分析儀。

圖2是準光學諧振腔示意圖。

圖3是準光學諧振腔球面鏡示意圖。