[發明專利]一種材料介電性能的精確測試方法及系統

有效

• 申請號: 201910754281.2
• 申請日: 2019-08-15
• 公開（公告）號: CN110333395B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 江子奇;胡大海;趙銳;鄒翹;王亞海
• 申請（專利權）人: 中電科思儀科技股份有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種材料介電性能的精確測試方法及系統，包括：通過諧振腔法激勵諧振腔獲得諧振曲線；記錄測試頻率以及與測試頻率一一對應的復信號數據；建立復信號數據與測試頻率、諧振頻率和3dB帶寬之間的等式關系；對所述等式關系進行線性化處理；根據線性化處理后的等式關系建立最小二乘法公式；通過對最小二乘法公式求偏導得到諧振頻率和3dB帶寬；根據諧振頻率和3dB帶寬求得品質因素；通過諧振頻率和品質因數獲得材料的介電特性。本發明有益效果：采樣點數越多，有效利用了所有的數據采樣點，充分利用幅度相位信息，在不增加任何硬件成本的前提下，提高諧振頻率和品質因數提取精度，降低隨機噪聲對提取精度的影響。

技術領域

本發明屬于材料介電性能測試技術領域，尤其涉及一種材料介電性能的精確測試方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

在材料介電性能的測試中，用諧振腔法來測量材料的介電特性是通過獲得諧振頻率和品質因數來計算獲得。因此獲取諧振頻率和品質因數的精確度越高，材料測試測試的精度就越高。本發明針對的是一種精確獲取諧振腔諧振頻率與品質因數的方法，利用矢網獲得的S參數的幅度相位的掃頻信號，通過一種線性回歸方式，減少矢網獲取信號的誤差，提高諧振頻率和品質因數獲取的精度，從而提高諧振腔法材料測試的測試精度。

矩形諧振腔微擾法的測量原理如圖1所示，選取適當的矩形腔尺寸使TE_10n(n為奇數)模式圖1所示為典型的諧振腔法材料測試場景示意圖，利用信號產生與收發設備進行信號的產生與接收，常用的信號收發設備為矢量網絡分析儀或標量網絡分析儀，激勵諧振腔產生諧振曲線，諧振曲線包含當前測試信號的諧振頻率和品質因數，3dB法諧振頻率和品質因數提取原理示意圖如圖2所示，首先搜索測試數據的最大值，記為A_max，其對應的頻率f₀即為當前測試數據的諧振頻率，然后計算最大減3dB對應的頻率，記為A_max-3dB，A_max-3dB對應的頻率包含左右兩個，記為f₂、f₁，于是當前測試數據的品質因數采用公式(1)進行計算，

f₀和即為測試數據的諧振頻率和品質因數。

上述的獲取諧振腔諧振頻率與品質因數的方法優點是計算簡單，但是，測試時受環境因素影響大，獲取的諧振頻率和Q值波動大，導致介電特性的測試結果波動大，測試誤差大。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種材料介電性能的精確測試方法及系統，利用矢網獲得的S參數的幅度相位的掃頻信號，通過一種線性回歸方式，減少矢網獲取信號的誤差，提高諧振頻率和品質因數獲取的精度，從而提高諧振腔法材料測試的測試精度。

在一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種材料介電性能的精確測試方法，包括：

通過諧振腔法激勵諧振腔獲得諧振曲線；

記錄測試頻率以及與測試頻率一一對應的復信號數據；

建立復信號數據與測試頻率、諧振頻率和3dB帶寬之間的等式關系；

對所述等式關系進行線性化處理；

根據線性化處理后的等式關系建立最小二乘法公式；

通過對最小二乘法公式求偏導得到諧振頻率和3dB帶寬；

根據諧振頻率和3dB帶寬求得品質因素；

通過諧振頻率和品質因數獲得材料的介電特性。

在另一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種材料介電性能的精確測試系統，包括：