[發(fā)明專利]電介質(zhì)材料介電性能變溫測(cè)試用自由空間終端短路系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310167791.2
• 申請(qǐng)日: 2013-05-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103344841A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李恩;何山;郭高鳳;寇彬彬;崔紅玲;戈弋;徐芳海
• 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: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電介質(zhì)材料介電性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及微波、毫米波材料介電性能測(cè)試技術(shù)，尤其涉及一種電介質(zhì)材料介電性能變溫測(cè)試用自由空間終端短路系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著航空、航天以及相關(guān)軍事領(lǐng)域技術(shù)的迅猛發(fā)展，各式各樣飛行器的速度越來(lái)越快，對(duì)高溫材料的研制要求也越來(lái)越高。當(dāng)材料的工作環(huán)境溫度發(fā)生變化，其介電性能也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。因此，實(shí)現(xiàn)材料的變溫測(cè)試，掌握電介質(zhì)材料在不同工作溫度下的介電性能信息，對(duì)適用于高溫變溫環(huán)境下材料的設(shè)計(jì)及研制具有極其重大的意義。

針對(duì)介質(zhì)材料在微波、毫米波段的介電性能測(cè)試，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)法以其可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)掃頻測(cè)試，理論上可以得到測(cè)試頻率范圍內(nèi)每個(gè)頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)高損耗材料的復(fù)介電常數(shù)測(cè)試等良好特點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用。縱觀國(guó)內(nèi)外運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)參數(shù)法對(duì)介質(zhì)材料進(jìn)行變溫測(cè)試的文獻(xiàn)相對(duì)較少，因此變溫環(huán)境下介電材料的介電性能測(cè)量，不僅需要對(duì)被測(cè)材料環(huán)境進(jìn)行改進(jìn)，而且為保證測(cè)試工件在整個(gè)系統(tǒng)中能正常高效進(jìn)行，進(jìn)一步完善測(cè)試方法提高測(cè)試效果。

傳統(tǒng)終端短路法測(cè)試系統(tǒng)采用單端口反射SOL（short-open-load）進(jìn)行校準(zhǔn)，即短路校準(zhǔn)、開(kāi)路校準(zhǔn)以及匹配負(fù)載校準(zhǔn)，而在校準(zhǔn)過(guò)程中所使用的校準(zhǔn)件并非理想校準(zhǔn)件，所以在校準(zhǔn)過(guò)程中必然存在一定的誤差。以下項(xiàng)為校準(zhǔn)時(shí)可能產(chǎn)生的誤差：

（1）短路校準(zhǔn)時(shí)所使用的短路平板，由于校準(zhǔn)件在加工過(guò)程中的誤差、變溫短路校準(zhǔn)時(shí)受熱形變以及校準(zhǔn)件長(zhǎng)期放置在空氣中導(dǎo)致其氧化，這些原因都會(huì)使短路校準(zhǔn)件在校準(zhǔn)時(shí)不能完全的反射來(lái)波信號(hào)；

（2）在開(kāi)路校準(zhǔn)時(shí)，需要將平板加熱平臺(tái)15向下移動(dòng)λ/8，然后運(yùn)用適量網(wǎng)絡(luò)分析儀4進(jìn)行開(kāi)路校準(zhǔn)，在實(shí)際的操作過(guò)程中很難保證平板加熱平臺(tái)15準(zhǔn)確地向下移動(dòng)λ/8，從而不能保證在校準(zhǔn)過(guò)程中反射系數(shù)的相位為0，反射系數(shù)則會(huì)有一個(gè)附加的相位角，便使得開(kāi)路校準(zhǔn)不準(zhǔn)確，會(huì)產(chǎn)生一定的誤差；

（3）在進(jìn)行匹配負(fù)載校準(zhǔn)時(shí)，所采用的校準(zhǔn)件一般采用的是尖錐形吸波材料，該吸波材料只能吸收一部分能量，不能保證很好的匹配，從而使匹配的校準(zhǔn)也存在一定的誤差。

這三個(gè)方面所造成的誤差都會(huì)影響待測(cè)介質(zhì)材料的測(cè)試精度，造成測(cè)試結(jié)果與真實(shí)值之間有一定的誤差。此外，校準(zhǔn)的過(guò)程也比較復(fù)雜，如果操作不當(dāng)，誤差將會(huì)變的很大，這就需要專業(yè)測(cè)試人員來(lái)進(jìn)行終端短路法測(cè)試系統(tǒng)的校準(zhǔn)和使用。因此，如果能省去上述三個(gè)校準(zhǔn)過(guò)程，則其產(chǎn)生的誤差將會(huì)大大減少，整個(gè)系統(tǒng)測(cè)試精度也會(huì)得到很大提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于電介質(zhì)材料介電性能變溫測(cè)試的自由空間終端短路測(cè)試系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)電介質(zhì)材料介電性能的變溫測(cè)試，以解決傳統(tǒng)電介質(zhì)材料介電性能終端短路法測(cè)試系統(tǒng)所存在的校準(zhǔn)繁瑣、難度大、測(cè)試效率低和誤差較大的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

電介質(zhì)材料介電性能變溫測(cè)試用自由空間終端短路系統(tǒng)，如圖1所示，包括材料加熱系統(tǒng)1、毫米波寬帶圓錐喇叭天線2、信號(hào)能量傳輸接收系統(tǒng)3、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀4、水冷系統(tǒng)5、抽真空系統(tǒng)6。

材料加熱系統(tǒng)1采用移動(dòng)真空平臺(tái)結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)包括兩個(gè)石英透鏡111和112、真空罩13、電磁感應(yīng)加熱裝置14以及移動(dòng)平臺(tái)15。兩個(gè)相同的石英透鏡111和112對(duì)稱地鑲置于真空罩13頂部寬邊中線上（即石英透鏡111和112的幾何中心位于真空罩13頂部寬邊中線上，且關(guān)于真空罩13頂部寬邊中線的中點(diǎn)對(duì)稱）；電磁感應(yīng)加熱裝置14固定于移動(dòng)平臺(tái)15上面，對(duì)置于電磁感應(yīng)加熱裝置14上面的被測(cè)樣品進(jìn)行加熱；真空罩13將電磁感應(yīng)加熱裝置14罩在內(nèi)部；移動(dòng)平臺(tái)能夠沿真空罩13頂部寬邊中線方向做水平移動(dòng)。

毫米波寬帶喇叭天線2采用點(diǎn)聚焦透鏡圓錐喇叭結(jié)構(gòu)，如圖3所示。該天線由順序連接的矩圓過(guò)渡結(jié)構(gòu)21、天線喇叭22及喇叭透鏡23組成。所述喇叭透鏡23由兩個(gè)單面透鏡231和232組成雙透鏡，整個(gè)透鏡內(nèi)部空間由聚四氟乙烯填充。

信號(hào)能量傳輸接收系統(tǒng)3包括兩段同軸電纜31和33，兩個(gè)同軸-矩形轉(zhuǎn)接頭32和34，一個(gè)隔離器35和一個(gè)耦合器36；矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試信號(hào)輸出端順序經(jīng)過(guò)第一同軸電纜33、第一同軸-矩形轉(zhuǎn)接頭34、隔離器35與耦合器36的直通端相連，耦合器36的直通端口與毫米波寬帶喇叭天線2的矩圓過(guò)渡結(jié)構(gòu)21相連；耦合器36的耦合端通過(guò)第二同軸-矩形轉(zhuǎn)接頭32、第二同軸電纜33與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試信號(hào)輸入端相連。

毫米波寬帶喇叭天線2位于材料加熱系統(tǒng)1的正上方，以保證測(cè)試信號(hào)能夠通過(guò)毫米波寬帶喇叭天線2、石英透鏡111或112進(jìn)入真空罩13內(nèi)部空間。