8毫米波段低损耗材料介电参数测量

《8毫米波段低损耗材料介电参数测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、8毫米波段低损耗材料介电参数测量吴富根韩国富体明珠：摘要J采用8毫米波段的螺旋波导若振睦和螺旋改导微调波长计，测量低损耗材科介质的介电参数，j到精度为A。／￡≤llAtEO／窖d≤30。一，方；案选择喏米波技术中，无论在各种介质传输线和元器件中，用得较多的是低搅-耗介质材料。对于低损耗材料来说，在微波与毫米波测试巾，一般用谐振腔方案具体到8毫米波段有两种谐振腔方案可尉，一种是圆柱形封闭式谐振腔，另～种是球形开放腔。就整体形圆柱腔而言，为了减少杂模，直径往往做得比较小，Q位一般较低；为了达到一定构品质因数．一般腔的内壁要加工到V级以上的光洁度。8毫米球形开放腔

2、剐相反，体积过大而且带有球面，这样给腔体的加工和样品的制作带来一定的困难，因为样品直径大，为了保证一定的平行度，其厚度也要增大，致使整个试样的体积就显得更大，材料耗费更多，对于多数新材料和贵重材料而育，样品的制备菥不甚方便了。我们采用绝缘导线绕{IjIf的螺旋线结构的圆柱形金塌谐振腔，配上不接触式短路活塞和适当的耦合机构，可以达到较高的模式纯度，除了H⋯模族以外的所有模式，几乎完全受到抑制。采用绝缘导线绕铆的螺旋波导结构，会使谐振腔内的能量损耗和泄漏略有增加。但是由于模式纯度高，所以可采用较大的直径D和较高值的振荡模式。在8毫米波段，品质因数仍可做到大于5×

3、10‘的量级(国外有文献掇导取=20时，-品质因数可做到200000)这种谐振腔已具备测量损耗角正切为l0

4、5量级的材料的由(棚暴泡聚四氟乙烯)。螺旋线结构的谐振腔，也不象整体形圆柱腔和球形开放腔那样，一定要特{j{【精密的内圆或球面加工(光洁度达V-1级以上)，所以从腔体本身的加工难度、成本和电气性蓑(模纯度、．质阿敬)以及测试样：有合理舶尺寸、加工方便这三穷而来番，在8謦米波段，造种结构的谐振腔不失为一优选。疗掌。“l】l．}-．。‘I’。、；’：^．一二、l原直’．。、_llf“在图1所示的圆柱形谐振腔巾，放入直径为D{厚度为d的盘片形待测样品，调节可

5、移动的活塞，使其在所设计的频率上(，。=35GHz)发生谐振，记下此时腔体的谐振长度l并测出此时谐振腔的品质因数O。然后将介蜃样品取。渊节可‘移动舳活塞，使其仍然在所设计一嚣一的频率上发生谐振，记下此刑的腔体的谐振长度，并测出谐振腔品质因数口c。根据这六个测得的数据

6、．!f3)d一d式中c——自由空问光速，——无试样时腔体的谐振{淬J风——空气填充段的圆波导中矾波的传输相位常数；s-有无试黼目后二次腔体谐振时活塞位置的差距。a血下式畹定，；誓√．(d)损耗角正切，L‘ts古)](去一音)f5)萌，。【嚣】。(6)．L：[一ca+s)]十—f7)，●’z一f8)式中——束装试样时潮试腔谐振嵌虔，它与腔体尺寸的关系为嘲罨。葡V，(9)^一腔体谐振模式；——装有试样时澳f试腔休的无载品质因数I口——装有具有待铡试样的介电常数面无损耗试样(假想的)时测试腔柏无载品质因数。口是由来装试样的测试腔的无载品质因数转化而来，两者的关系是

7、lI。。景可；q：(t10”)q为一牵转饪甚手，它与L尺寸薛关系为一j2一=(鼍)[(：+!墨2!r±B墨±)呈(!!!+±÷旦：L式中k。——肼波导巾日。波的截止波数，它与尺寸的关系为k：盟(12)r计算和tg8的过程比较冗长，容易出错，还会遇到解超越方程的麻烦，所以为了保证计算精度，特别是在批量测试时，最好借助于计算机来求解。三、测试系统图2是测试系统的方框图。这种采用腔式微调波长计的高分辨度的测试系统，其优点是波长计与待测腔体的输入信号来自同一个扫频源，用定向耦台器分路而获得的，所以波长计的频标信号与待测腔的谐振曲线之间无相对漂移。而外差式测试系统，则

8、存在本振信号与扫频信号源之间的相对漂移，亦即频率标记与谐振衄线之间存在着相对漂移，尤其是在要求高分辨度的情况下，若无晶振锁相等稳频措施，这种相对漂移往往使得在实际操作中发生难以应付的困难图2测试系鲩方框图图3是另一种测试系统的方框图。由于有的扫频信号源本身具有窄带扫描和窄带测频动靛，并有频率信号输出，测试系统可以简化，但测试精度稍差一些。测试步骤与一般谐振腔方案类似，在此不拟赘述。扫蒴信母谅罔3另一种测试系统方框图图2的测试系统中有：测试腔、微调波长计和定向耦合器三个元件需要自制，分别简介r于后。‘一23—四、元件研制1．测试腔采用螺旋结构的波导腔，是基于H

9、。模的场分布特征的考虑，在隔4所永的圆柱坐标系中，H