[發明專利]X波段準光腔材料的測定方法及其介電常數測量方法

有效

• 申請號: 201410367101.2
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104155527B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 張娜;成俊杰;張國華;高春彥;楊初
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發明涉及一種準光腔材料介電常數測量方法，特別是涉及一種X波段準光腔材料的測定方法及其介電常數測量方法。

背景技術

準光腔法以非破壞性、適于小損耗材料高精度測量等優點在毫米波頻段被廣泛采用。在厘米波頻段測量小損耗材料廣泛采用封閉諧振腔，但該方法對材料加工要求嚴格，不易實現溫度環境模擬，且決定小損耗測量能力的品質因數很難超過1萬。

準光腔法基本原理是通過比較被測材料放入前后諧振頻率或腔長、品質因數的變化，結合被測材料厚度、初始腔長等參數，推導出介電常數和損耗角正切。準光腔測量屬于諧振腔法，具有多值特點，且測量精度與諧振頻率、被測樣品厚度密切相關。只有諧振頻率、被測樣品厚度都選擇合適才能得到足夠高的測量精度。這就要求測量前需要知道被測樣品介電常數的估計值，才能根據測量頻率設計出合適的樣品厚度，得到準確唯一的介電常數測量結果。但大多數情況下，被測樣片的介電常數未知，如何設計被測樣品厚度才能得到高準確度的介電常數測量結果。傳統的解決方法是通過測量兩個不同厚度的被測樣品確定其介電常數。但經過理論驗證該方法不僅麻煩，而且不能完全有效的解決介電常數多值問題。

采用準光腔測量材料介電常數時，通常要求被測樣品放入準光腔后的諧振頻率偏移量小于相鄰模式的頻率間隔。實際測量過程中，相鄰模式的頻率間隔一般為幾百兆赫茲，如果被測樣品介電常數較大或厚度較厚，則放入準光腔后引起的頻偏將大于相鄰模式的頻率間隔，尋找與空腔模式相同的有載模式變得十分困難。傳統測量方法限制介電常數在很小的一個可測量范圍。

發明內容

針對以上現有技術的不足，本發明提供一種X波段準光腔材料的測定方法及其介電常數測量方法，已提高X波段準光腔的品質因數，同時能夠實現X波段小損耗材料介電常數的高精度測量。

本發明采用下述技術方案：

X波段準光腔材料的測定方法，該測定方法包括如下步驟：

1)根據準光腔腔體材質或鍍層材質確定趨膚深度；

2)根據準光腔品質因數和趨膚深度Q確定腔長D取值范圍；

3)根據準光腔曲率因子和本征譜線純度確定球面鏡曲率半徑R取值范圍；

4)確定準光腔球面鏡口徑A1為350mm；

5)確定準光腔平面鏡直徑A2為250mm；

6)確定準光腔的信號耦合性，所述準光腔的球面鏡頂端與耦合波導的底端固定連接。

進一步，所述腔體材質采用黃銅時，在8.2GHz～12.4GHz頻率范圍，趨膚深度δ＝(1.14～1.4)um；

所述品質因數Q大于8萬時，由式(1)得到D大于224.4mm，選取D＝250mm；

D＞2δQ(1)

所述球面鏡曲率半徑R∈[320mm,333mm]；

所述耦合波導的耦合孔之間設置有0.5mm的縫隙。

X波段準光腔材料測量介電常數的方法，該方法包括如下步驟：

1)在X波段準光腔工作頻段內等間隔選擇多個測試頻點；

2)對所述多個測試頻點下，被測樣品進行介電常數測量，得到各個介電常數結果；

3)將所述各個介電常數結果進行描點，得到介電常數的起伏曲線；

4)取所述起伏曲線的中心值，該中心值即為被測樣品最終介電常數結果。

本發明的有益效果如下：

本發明提出一種新的X波段準光腔測量方法，新的測量方法簡單便捷，測量準確度較高，為準光腔法的應用開拓了新的測量思路。本發明提出的一種多模式組合測量方法，拓展了介電常數的可測量范圍，增強了該方法的可用性。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1(a)示出準光腔球面鏡俯視圖；

圖1(b)示出耦合波導底端仰視圖；

圖1(c)示出耦合波導側視圖。

圖2示出耦合波導與球面鏡位置示意圖；

圖3示出準光腔不同模式下多個諧振頻率圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例和附圖對本發明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護范圍。