用准光腔法测大面积介质片复介电常数及其分布

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1、摘要随着毫米波通信系统、精确制导、电子对抗等技术的发展和应用，对电路介质基片、天线单元介质衬底、天线罩等介质材料的研究越来越受到重视。随着频率的升高，封闭的谐振腔存在品质因数降低、腔体尺寸减小、模式密集等局限性，所以在毫米波频段，测量低损耗材料电介质参数最常采用的是电磁开腔技术。准光学谐振腔具有高Q值、使用简便、样品放置容易等许多优点，能够有效地完成介质材料电介质参数精密测量的任务。本课题拟通过设计3mm开放式谐振腔，使开放式谐振腔中传播的高斯波束的束腰半径尽可能小，组建3咖准光学谐振腔测试系统，编写测试软件，对介质片进行测试，调节移动装置，实

2、现对大面积介质片的扫描测试，从而测得介质片介电性能的分布。本文首先分析了准光腔内存在的高斯波束电场和能量分布情况，模拟了工作模式TE6cIoo。和高次模式的电场和能量分布图，计算准光腔的谐振频率和束腰半径，以此为依据设计了3mm准光学谐振腔。采用固定腔长法，推导了计算复介电常数的计算公式。利用终端反射式谐振回路原理搭建了测试系统，编写测试软件，完成对复介电常数的计算。最后利用研制的测试系统及测试软件对样品进行测试，得到所测试材料的复介电常数及其分布。本文对测试结果进行误差分析。根据测试原理确定误差源，通过误差理论分析，得到综合误差。通过测试结果

3、及理论分析表明，测试系统能达到的技术指标及测试误差分别为：测试频率：f=93～106GHz测试范围：8，=2～8：tan6=5×10一～5×10_3测试点距离分辨率：<5咖测试精度：l△8，／￡’I曼10％；I△tan6Is20％tan6+1×104关键词3衄准光学谐振腔，复介电常数，品质因数，谐振频率，束腰半径AbstraclAbstfactWiththedevelopmentaⅡdapplicationOfthemicmwaVecommunicationsystem、precisjonguidedtechnologiesandelectro

4、niccountermeasureetc，theresearchondielectricmaterialssuchascircuitdielectricsubstrate、antennaunitdielectricsubstrateandradOmearepaidmoreandmorcattentionIWitIlfrequenciesarising，closeresonatorshave1imitationsonlowingqual“yfactor、reducingthesizeOfresonatorandmodesdensenessetc，

5、Withinmicrowavefrequencies，electmmagnetismopenresonatortechnologiesarewidelyusedinelectricaldielectricparametermeasurementof10wlossdjelectrjcmateriaJ．Quasi—opticalresonatorswhichhaveadvantagesonhighqualityfactor、usingeasyandsampleplacedeasyetccanaccomplishelectricaIdjeJectri

6、cparametermeasurementofdielectricmaterjaleffectively．T1letaskwillbecompletedbydesigning3mmquasi-叩ticalresonatortogetsmaUwajstradiusofGaussianbeamexistinginquasi—opticalresonatorS．Tllle3mmquasi·opticalresonatorfestsystemisbuiltandthetestsoftiswritteninVC++language．Wetestondie

7、lectricplates，thenrealjzesweeptestof1a唱e-areasamplebyadjust主ngmoVesetIogetdielectrjcalparameterdistribution．Theelectromagneticfieldandene唱ydistribulionofGaussjanbeamexjstjnginquasj-叩tjca】rcS0nalorarca11alyzedandsimulatedUsingmatlab'thefeson柚tfrequencyandwaistradiusofthereson

8、atorarecalculated，anddesignthe3mmquasi—opticalresonatoraccordjngtofcsonantf