[實用新型]一種用于材料介電常數測試的諧振腔測試裝置

有效

• 申請號: 201320594415.7
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN203465355U
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 吳旺南;曹義
• 申請（專利權）人: 長沙新圖儀器有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;H01P7/06;H01P3/127
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明

技術領域

本實用新型涉及材料介電常數測試技術領域，特別地，涉及一種用于材料介電常數測試的諧振腔測試裝置。

背景技術

介質材料在高溫下的微波電磁參數測量在某些情況下顯得非常重要，比如選擇高速飛行器的頭部雷達天線罩材料時。高速飛行器由于氣動加熱，頭部天線罩可以達到很高的溫度(往往超過1000℃)，要確保天線罩具有足夠的微波透射率，必須提前獲得各種材料在高溫下的電磁參數，從而選擇正確的材料建造天線罩。

測試材料復介電常數的方法主要有傳輸反射法和諧振腔法。傳輸反射法通過測試微波入射到材料表面后的反射、傳輸系數，再解出復介電常數和磁導率。諧振腔法是將樣品放入諧振腔中，根據放入樣品前后諧振頻率和品質因子的變化來解出材料的復介電常數和磁導率。諧振腔法特別適合低損耗材料的電磁參數測試，具有很高的測試精度，低損耗材料廣泛用于雷達天線罩。

文獻“《宇航材料工藝》航天材料及工藝研究所主辦，2011年第2期，由陳聰慧、何鳳梅、李恩與李琦發表的透波材料高溫介電性能評價表征”。文獻中詳細介紹了透波材料高溫介電常數測試的研究現狀：20世紀70-80年代，美國的NASA?LRC(蘭利研究中心)測試了透波窗口候選材料1200℃下的介電常數，采用了終端短路法，矩形波導作為微波傳輸線，文獻報道了選用鉑銠合金(最高使用溫度1800℃)制作微波器件，但未進行測試誤差分析。英國采用石墨(升華溫度3650℃)制作矩形波導測試了7.5GHz-40GHz頻段材料從室溫至2000℃的復介電常數。加拿大R.M.Hutcheon采用圓柱諧振腔對材料室溫至1500℃介電常數進行測試研究。俄羅斯在20世紀80年代采用高Q諧振腔建立了X波段材料介電常數測試系統，測試溫度可達1200℃。“九五”期間，國內航天材料及工藝研究所與電子科技大學聯合開展了2GHz-18GHz、室溫至1200℃低損耗材料諧振腔測試技術及系統的研究。

高溫微波測試裝置中的主要部件是耐高溫微波器件，這些器件包括波導管、諧振腔等，從現有技術看，制備耐高溫微波器件的材料主要有石墨、鉑銠合金等。但采用石墨、鉑銠合金制造的耐高溫微波器件具有以下不足：

1、石墨制造的耐高溫微波器件不能在氧化氣氛下進行高溫介電常數測試，需要在真空狀態或惰性氣體保護的環境下進行高溫介電常數測試，導致測試裝置復雜、成本高。

2、石墨制造的耐高溫微波器件不能在空氣中進行高溫介電常數測試，不能反應材料真實的使用情況。

3、石墨制造的耐高溫微波器件在高溫氣氛中會產生升華，污染測試樣品，導致測試結果出現誤差。

4、使用鉑銠合金制造耐高溫微波器件，鉑銠合金的使用量比較多，導致設備成本昂貴。

針對這一現象，專利號為200710050347.7的中國專利公開了“一種用于高溫下微波測試的圓柱形高Q諧振腔”，對現有技術做出了改進，專利中公開了采用薄層耐高溫的貴金屬材料制作圓柱形高Q諧振腔的腔體，并采用耐高溫材料支撐貴金屬腔體，支撐材料采用石墨，貴金屬采用鉑銠合金。此種結構，使用石墨作為支撐材料，諧振腔采用鉑銠合金，對于成本有一定的降低，但諧振腔的鉑銠合金用量仍舊比較大；同時，石墨材料不能在氧化氣氛中使用的問題也沒有得到解決。

實用新型內容

本實用新型目的在于提供一種用于材料介電常數測試的諧振腔測試裝置，以解決現有技術中石墨制造的耐高溫微波器件不能在氧化氣氛下進行高溫介電常數測試，導致測試結果出現誤差；鉑銠合金制造耐高溫微波器件成本昂貴的技術問題。

為實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種用于材料介電常數測試的諧振腔測試裝置，包括：氧化物陶瓷或氮化物陶瓷材料制成的諧振腔，諧振腔的腔筒開口處設置有氧化物陶瓷或氮化物陶瓷材料制成的活塞，在諧振腔的側壁開設有耦合孔，氧化物陶瓷或氮化物陶瓷材料制成的波導管對應耦合孔與諧振腔連接；在諧振腔的腔筒內壁、波導管的內壁及活塞的表面均覆蓋有導電金屬層。

進一步地，諧振腔為氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅、莫來石或氮化硅陶瓷材料制成。

進一步地，活塞為氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅、莫來石或氮化硅陶瓷材料制成。

進一步地，波導管為氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅、莫來石或氮化硅陶瓷材料制成。

進一步地，諧振腔的腔筒內壁、波導管的內壁及活塞表面的導電金屬層為鉑、銥或鉑銠合金的導電金屬層。

進一步地，導電金屬層的厚度大于1μm，表面電阻小于0.1歐姆。

進一步地，諧振腔上設置有螺紋孔，波導管采用氧化物陶瓷或氮化物陶瓷材料制成的螺釘與諧振腔連接。