同軸開放式諧振腔介電性能測(cè)試技術(shù)研究.pdf

1、同軸開放式諧振腔（或傳輸線傳感器）微波復(fù)介電常數(shù)測(cè)試技術(shù)以其較寬的頻帶、靈活的樣品形狀和尺寸、可以進(jìn)行無損測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)，在諸如航空航天、生物化工、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大的作用。根據(jù)課題要求，本文對(duì)同軸開放式諧振腔微波材料復(fù)介電常數(shù)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了硬件測(cè)試系統(tǒng)，并結(jié)合兩種不同的算法，對(duì)多種微波樣品進(jìn)行復(fù)介電常數(shù)測(cè)試。
　　首先設(shè)計(jì)硬件測(cè)試系統(tǒng)的核心部分——同軸開放式諧振腔腔體。利用同軸波導(dǎo)設(shè)計(jì)的一些準(zhǔn)則，得到諧振腔內(nèi)外導(dǎo)體的尺

2、寸，結(jié)合與品質(zhì)因數(shù)相關(guān)的因素，確定開路的一端采用漸變式結(jié)構(gòu)。研究諧振腔的耦合方式以及耦合裝置位置對(duì)諧振腔特性參數(shù)的影響，確定使用弱的磁耦合方式以及耦合裝置的相對(duì)位置。利用HFSS軟件對(duì)設(shè)計(jì)的諧振腔進(jìn)行建模仿真，并加工調(diào)試，完成良好性能的諧振腔設(shè)計(jì)。
　　其次，從兩個(gè)方向?qū)y(cè)試算法進(jìn)行研究：基于微擾的數(shù)值分析算法和等效集總參數(shù)法。在腔體開路端放置樣品前后，諧振腔會(huì)發(fā)生微擾使其特性參數(shù)改變，利用3D全波分析計(jì)算軟件對(duì)腔體建模仿真，得到

3、基本參考數(shù)據(jù)庫(kù)，再?gòu)臄?shù)值分析的角度求解材料復(fù)介電常數(shù)與腔體特性參數(shù)相對(duì)變化量的函數(shù)關(guān)系；根據(jù)腔體的等效RLC串聯(lián)諧振回路，結(jié)合材料分層測(cè)試?yán)碚摚玫侥繕?biāo)函數(shù)方程。
　　最后，設(shè)計(jì)樣品測(cè)試夾具、加壓裝置以及校準(zhǔn)裝置，組裝調(diào)試實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，并對(duì)石英、聚四氟乙烯、氧化鈹、FR-4以及純凈水、酒精進(jìn)行測(cè)試，分別利用兩種算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和結(jié)果對(duì)比分析，并做誤差討論。從結(jié)果分析可以得出，測(cè)試系統(tǒng)達(dá)到測(cè)試指標(biāo)：
　　測(cè)試頻率：300MH