基于基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔的材料復(fù)介電常數(shù)測量方法
【專利摘要】基于基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔的材料復(fù)介電常數(shù)測量方法，涉及材料復(fù)介電常數(shù)測試【技術(shù)領(lǐng)域】。首先加工具有不同諧振頻率（工作頻率）的基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔，然后針對同一諧振頻率的基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔，分別加載一個與介質(zhì)層2材料相同的樣品，一個復(fù)介電常數(shù)已知的標(biāo)準(zhǔn)樣品和待測樣品，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀分別饋入掃頻信號，測試三個樣品的諧振頻率和品質(zhì)因素，最后聯(lián)立方程求解，即可得到待測樣品在所述基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔工作頻率下的復(fù)介電常數(shù)。換用別的工作頻率的基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔，重復(fù)同樣的測試過程，即可完成材料復(fù)介電常數(shù)的多頻點(diǎn)測試。本發(fā)明具有諧振腔體積小、加工方便的，測量結(jié)果精度高。
【專利說明】基于基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔的材料復(fù)介電常數(shù)測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料復(fù)介電常數(shù)測試【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及基于微波諧振腔的材料復(fù)介電常數(shù)測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微波材料作為電磁波傳輸媒質(zhì)已廣泛的應(yīng)用于微波的各個領(lǐng)域，比如微波電路、通信、雷達(dá)隱身等。介質(zhì)材料的電磁參數(shù)一般是指復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率，通常以復(fù)數(shù)形式ε(」ω)=ε' (j ω ) - j ε ;/ (j ω )，μ (j ω ) = μ ' (j ω ) - j μ ;/ (j ω )表示，它是描述材料和電磁場相互作用最基本的兩個特征參數(shù)。準(zhǔn)確了解電磁參數(shù)值，對于微波能的應(yīng)用和材料在微波頻段的各類應(yīng)用是必不可少的。
[0003]材料的電磁參數(shù)測試技術(shù)經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一套比較完整的科學(xué)體系。目前，在微波與毫米波段，材料的電磁參數(shù)測試方法按測量原理可分為傳輸線法、諧振腔法兩大類。但這兩種方法都各自存在一些問題，比如傳輸線法測試精度不高，制作樣品不方便，并且校準(zhǔn)精度要求高；諧振腔法是基于微擾法進(jìn)行的測試，只適合于單頻點(diǎn)的測試，多頻點(diǎn)測試需要在多個工作于不同頻率的諧振腔內(nèi)進(jìn)行，這對于金屬諧振腔無論是矩形的還是圓形的諧振腔都會大大增加測試成本。
[0004]平面諧振電路技術(shù)因加工方便價格低廉，相較金屬諧振腔優(yōu)勢明顯而被廣泛應(yīng)用在材料介電常數(shù)的測量中。例如，研究人員采用微帶環(huán)形諧振器、微帶耦合的介質(zhì)諧振器來測量介電常數(shù)，但是由于微帶線等平面電路的品質(zhì)因數(shù)較低，輻射損耗較大，因而測量不夠精確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種基于基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔的材料復(fù)介電常數(shù)測量方法，該方法基于基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔進(jìn)行材料復(fù)介電常數(shù)測量，具有品質(zhì)因數(shù)高、無輻射損耗、測試準(zhǔn)確的特點(diǎn)；同時，采用多個不同諧振頻率的基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔，可實(shí)現(xiàn)多頻點(diǎn)測量。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案為:
[0007]基于基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔的材料復(fù)介電常數(shù)測量方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1:加工具有不同諧振頻率的基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔。所述基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔的結(jié)構(gòu)如圖1、2所示，由正反兩面均覆蓋有金屬導(dǎo)電層的介質(zhì)板加工而成，包括上金屬導(dǎo)電層1、介質(zhì)層2、下金屬導(dǎo)電層3，所述介質(zhì)層2位于上金屬導(dǎo)電層I和下金屬導(dǎo)電層3之間，若干呈圓形均勻分布的金屬化通孔4將上金屬導(dǎo)電層I和下金屬導(dǎo)電層3連接在一起。所述基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔的工作模式采用第二個高次模TM21tl模，設(shè)計加工時對應(yīng)于該模式的基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔尺寸由諧振頻率&1(|通過公式(I)得到:
【權(quán)利要求】
1.基于基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔的材料復(fù)介電常數(shù)測量方法，包括以下步驟: 步驟1:加工具有不同諧振頻率的基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔；所述基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔由正反兩面均覆蓋有金屬導(dǎo)電層的介質(zhì)板加工而成，包括上金屬導(dǎo)電層(1)、介質(zhì)層(2)、下金屬導(dǎo)電層(3)，所述介質(zhì)層(2)位于上金屬導(dǎo)電層(1)和下金屬導(dǎo)電層(3)之間，若干呈圓形均勻分布的金屬化通孔(4)將上金屬導(dǎo)電層(1)和下金屬導(dǎo)電層(3)連接在一起；所述基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔的工作模式采用第二個高次模TM21tl模，設(shè)計加工時對應(yīng)于該模式的基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔尺寸由諧振頻率&1(|通過公式(1)得到:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔的材料復(fù)介電常數(shù)測量方法，其特征在于，所述基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔空載時的諧振頻率4和品質(zhì)因數(shù)Q1的測試是在基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔加工過程中，即在完成饋電孔(5)加工后在樣品加載孔(6)加工前進(jìn)行測試，以省去步驟2-1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔的材料復(fù)介電常數(shù)測量方法，其特征在于，測試樣品加載孔(6)位于距離饋電孔幾何中心最遠(yuǎn)的電場峰值處，該位置距腔體中心的距離Rs由下式確定:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔的材料復(fù)介電常數(shù)測量方法，其特征在于，基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔的體積V。與測試樣品加載孔6的體積Vs之比應(yīng)設(shè)置在200~400之間。
【文檔編號】G01R27/26GK103901278SQ201410122761
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】程鈺間, 夏支仙, 黃偉娜, 鐘熠辰, 樊勇 申請人:電子科技大學(xué)