圓柱腔微擾法復(fù)介電常數(shù)變溫測(cè)試技術(shù)研究.pdf

1、微波介質(zhì)材料普遍應(yīng)用于軍事、航空航天設(shè)備以及醫(yī)學(xué)器件等各個(gè)高端前沿領(lǐng)域，其在軍事技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)得更加顯著，尤其是在電子對(duì)抗技術(shù)領(lǐng)域的巨大需求，也更加促進(jìn)微波介質(zhì)材料技術(shù)研究的進(jìn)步和發(fā)展。電磁參數(shù)是表征材料介電性能的重要依據(jù)，因而精確地測(cè)量出所需微波材料的電磁特性參數(shù)就顯得尤為重要。
　　在本文中，分析了當(dāng)前介電材料測(cè)試方法在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展，列舉了不同的介質(zhì)參數(shù)測(cè)試原理，基于各種測(cè)試方法自身的優(yōu)缺點(diǎn)以及本系統(tǒng)的測(cè)試要求，最終選擇圓柱

2、諧振腔微擾法來(lái)進(jìn)行材料介電常數(shù)的測(cè)試，并設(shè)計(jì)了一個(gè)能工作在1~6GHz的0n0TM模式的圓柱諧振腔，搭建了一套能實(shí)現(xiàn)常溫~800℃的復(fù)介電常數(shù)變溫測(cè)試系統(tǒng)，在測(cè)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)樣品、腔體以及樣品導(dǎo)向桿和剛玉管之間不能達(dá)到理想的完全貼合，中間的空氣縫隙會(huì)影響到測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此根據(jù)圓坐標(biāo)系中的波動(dòng)方程同時(shí)結(jié)合場(chǎng)邊界條件推導(dǎo)出多層介質(zhì)加載樣品的特征方程，并使用MATLAB編寫(xiě)了相應(yīng)的算法，對(duì)加載樣品和測(cè)試夾具之間的縫隙進(jìn)行修正，從而保證了

3、測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。使用USB總線數(shù)據(jù)采集卡，編寫(xiě)相應(yīng)的程控代碼對(duì)氣動(dòng)裝置開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)控制。當(dāng)樣品被加熱到所需溫度后，快速移動(dòng)裝置會(huì)將樣品迅速送到樣品測(cè)試區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，為了保證測(cè)試時(shí)樣品溫度的穩(wěn)定性，確保所需溫度下樣品測(cè)試的精確度，就要求當(dāng)樣品被送至諧振腔后矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(以下簡(jiǎn)稱矢網(wǎng))必須在幾秒鐘內(nèi)快速測(cè)得樣品的諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)，即系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)樣品的快速實(shí)時(shí)測(cè)試。因此本文軟件中矢網(wǎng)控制部分加入了單次觸發(fā)矢網(wǎng)的控制程

4、序，外部硬件部分通過(guò)感應(yīng)開(kāi)關(guān)以及觸發(fā)分壓電路連接矢網(wǎng)的觸發(fā)接口，當(dāng)樣品被送至諧振腔內(nèi)的同時(shí)，光電傳感器感應(yīng)到此信號(hào)，然后通過(guò)觸發(fā)分壓電路使矢網(wǎng)實(shí)時(shí)接收到相應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)并開(kāi)始測(cè)量，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)矢網(wǎng)的單次觸發(fā)，從而達(dá)到對(duì)樣品快速測(cè)試的目的，最后完成整個(gè)變溫測(cè)試系統(tǒng)的介電性能快速自動(dòng)測(cè)試。
　　利用本文所搭建的測(cè)試系統(tǒng)完成了對(duì)石英樣品的高溫復(fù)介電常數(shù)測(cè)試，根據(jù)測(cè)試誤差理論對(duì)相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，并找出相應(yīng)的誤差來(lái)源，同時(shí)也給出了介電常數(shù)