[發明專利]一種測量介電常數的可調諧同軸諧振腔

有效

• 申請號: 202110335060.9
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113092872B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 白明;冷凝;馬遼
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;H01P7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種測量介電常數的可調諧同軸諧振腔，其特征在于：包括同軸諧振腔，兩段式可調節內導體；固定探針位置的石英凸臺結構；“L”形內導體固定背板；饋電圓環；SMA連接器；腔蓋，兩段式可調節內導體固定在同軸諧振腔中央，固定探針位置的石英凸臺結構固定在同軸諧振腔底壁內側中央位置，兩段式可調節內導體的探針可通過石英凸臺結構中心的孔洞伸出同軸諧振腔底壁，兩段式可調節內導體頂部與“L”形內導體固定背板的伸出臂連接，“L”形內導體固定背板與同軸諧振腔外壁的一側連接，腔蓋固定在同軸諧振腔內的中間區域且可上下移動，SMA連接器固定在腔蓋的外側，饋電圓環與SMA連接器連接且固定在腔蓋的內側：

所述同軸諧振腔用于在工作頻率下產生諧振；

所述兩段式可調節內導體用于調節諧振腔內局部內外導體的半徑比，改變局部電抗，調節改善品質因數；

所述兩段式可調節內導體分為主內導體和副內導體：

所述主內導體上段為螺紋柱結構，螺紋柱頂端中心打有螺紋孔；主內導體中段為半徑大于主內導體上段半徑的光滑圓柱結構；主內導體下段為半徑大于主內導體中段半徑的光滑圓柱結構；主內導體下段與錐形過渡結構相連，錐形過渡結構末端連接探針；

所述副內導體為空心圓柱結構，副內導體外徑為主內導體下段直徑；副內導體上段內部為可與主內導體上段螺紋柱配合的螺紋孔結構，副內導體上段長度為主內導體上段長度；副內導體下段內徑為主內導體中段直徑，副內導體下段內壁光滑，副內導體下段長度與主內導體中段長度相等；所述固定探針位置的石英凸臺結構用于保證探針處于諧振腔底壁孔徑的中央，在與樣品接觸測量時提供橫向支撐力；

所述“L”形內導體固定背板用于連接同軸諧振腔及固定兩段式內導體，避免內導體在調節時不穩定；

所述饋電圓環用于激勵同軸諧振腔的諧振模式；

所述SMA連接器用于與射頻線纜連接；

所述腔蓋用于調整腔體長度，改變諧振腔的諧振頻率。

2.根據權利要求1所述的一種測量介電常數的可調諧同軸諧振腔，其特征在于：所述固定探針位置的石英凸臺結構中心孔的半徑與探針半徑相等，臺的半徑與諧振腔底壁孔徑的半徑相等。

3.根據權利要求1所述的一種測量介電常數的可調諧同軸諧振腔，其特征在于：所述“L”形內導體固定背板上方伸出臂與背板主體的夾角為90°，伸出臂帶有通孔，使用螺釘將主內導體緊密固定在伸出臂上；背板主體可與同軸諧振腔相連。

4.根據權利要求1所述的一種測量介電常數的可調諧同軸諧振腔，其特征在于：所述腔蓋為帶有中心孔的圓柱結構，腔蓋半徑為腔體半徑，中心孔的直徑為副內導體的外徑。

5.根據權利要求1所述的一種測量介電常數的可調諧同軸諧振腔，其特征在于：使用所述可調諧同軸諧振腔測量介電常數時可分為如下步驟：

步驟1：將所述可調諧同軸諧振腔與矢量網絡分析儀相連，調整腔蓋位置至測試頻率，調整副內導體位置使該測試頻率的品質因數最大，記錄此時可調諧同軸諧振腔空載的諧振頻率f₀；

步驟2：將一塊介電常數已知的樣品放置在所述可調諧同軸諧振腔下方，調整可調諧同軸諧振腔與樣品的距離，使探針與樣品接觸，記錄此時的諧振頻率；

步驟3：將若干未知介電常數的待測樣品分別放置在所述可調諧同軸諧振腔下方，調整可調諧同軸諧振腔與樣品的距離，使探針與樣品接觸，分別記錄探針與不同樣品接觸時的諧振頻率；

步驟4：根據已有鏡像電荷法理論公式：

其中A為與系統有關的常量，f_r為可調諧同軸諧振腔下方放置樣品后的諧振頻率；

Δf_r＝f_r-f₀，為可調諧同軸諧振腔下方放置樣品與空載諧振頻率的偏移量；

其中ε₀為真空介電常數，ε為樣品介電常數；

ε＝ε_r·ε₀，其中ε_r為相對介電常數；

步驟5：調整腔蓋位置使諧振腔的諧振頻率位于需要測試的頻率范圍內，再調整副內導體的位置使品質因數最高重復步驟1、2、3、4可測量樣品不同諧振頻率下的介電常數。