罩体材料介电常数高温宽带测试方法

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1、2011年6月第31卷第3期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementJan．，201IV01．3I．No．3文章编号：1000-7202(2011)03—0012一04中图分类号：TN98罩体材料介电常数高温宽带测试方法张娜成俊杰高春彦琚小琳(北京无线电计量测试研究所，北京100039)文献标识码：A摘要介绍了基于传输反射法理论改进，组建了室温(R．T．)～600。C，400MHz一18GHz介电常数测量系统。分别从系统组成和测试方法两个方面人手，详细介绍高温传输反射测试系统对器件的

2、材质、工艺、性能指标等特殊要求，重点介绍了高温测试用到的校准技术、高温修正算法、时域门技术、尺寸误差修正、自动控制等理论和技术难题。并佐以实验进行验证，试验结果与标称值符合良好。关键词高温宽带高温修正时域门测试方法TheAutomaticMeasurementMethodofPermittivityinHighTemperatureandBroadbandZHANGNaCHENGJun-jieGAOChun·-yahJUXiao·-lin(BeijingInstituteofRadioMetrologyandMeasurements，Bei

3、jing100039)AbstractIntroducesaautomaticmeasurementmethodofpermittivityinhightemperature(R．T．一600℃)andbroadband(400MHz一18GHz)usingimprovedtransmission／reflectionmethod．Mainlyin-eludingthematerial，technicsandperformanceofthehishtemperaturesystemandsomekeytechniquessuchascali

4、bration，correctedarithmetic，timegate，sizeerrorcorrectedandautomaticcontroletcappliedinthesystem．Finallytestedresultsgiveninthepaperiswellaccordingtothestandardvalue．KeywordsHightemperaturebroadbandHightemperaturecorrectedTimegateMeasurementmethod1引言微波材料电性能的测试方法有多种[1。】，如平板电

5、容法、谐振腔法、单反射法和传输反射法等。传输反射法可应用于多种形式的测试系统，例如同轴测试系统、波导测试系统或自由空间测试系统。传输反射法的基本原理是通过测量被测介质的散射参数来计算介电常数，通常用于常温条件测试。与其他测试方法相比，同轴传输反射法具有测量频带宽，易于加热的优点。将测试系统中连接器、测试夹具采用耐高温设计，再连接一定长度的不锈钢器件进行隔热处理，则常温系统可应用到高温条件进行测试，具有高温宽带的特点。为了得到准确的测试结果，对校准技术、高温误差修正技术及数据处理的研究是必不可少的。另外，时域门技术也被用于改善测量结果的平坦度

6、。2高温测试系统同皿伙U风尔现同轴高温测试系统：41采用耐高温、低膨胀率器件组成。通过调研、仿真、测试和改进等途径，最终选择不锈钢材质制作同轴器件的内外导体，第3期罩体材料介电常数高温宽带测试方法·13·发泡二氧化硅加工内外导体间支撑环，经过精密加工的器件具有小驻波和低插损特性。测试夹具在400MHz～18GHz频段电压驻波比小于1．10，高温器件在全频段电压驻波比小于1．20，能够满足室温到600℃的工作环境。为了保护测试主机矢量网络分析仪的正常工作，在其与高温组件之间连接一定长度的不锈钢器件，其导热性差，线缆较细，热容小散热快，且内外导

7、体间填充的发泡二氧化硅具有很好的气密性，能够有效阻隔热空气的传导。经过不锈钢器件的隔热降温，接口处基本处于常温状态。高温箱采用硅碳棒加热，通过传感器、控温装置调整硅碳棒的加热时间及加热功率使高温箱处于目标温度。高温宽带测试系统组成框图如图1所示。3高温修正算法及自动控制图1高温宽带测试系统框图3．1校准技术由于网络分析仪测试系统的校准需要连接标准件(如：开路器、短路器或负载等)，高温条件无法直接连接实现校准，因此高温条件校准采用常温校准，高温修正的技术实现。网络分析仪连接一系列高温组件、隔热组件、测试夹具，将测试夹具与高温连接器连接，采用端

8、口延伸技术在测试夹具另一端面连接处进行非嵌人式全二端口校准。经过校准把参考面从电缆端口延伸到测试夹具端面，包含测试夹具在内的网络分析仪初始误差、电缆、隔热器件、耐高温穿墙、加热箱