CN100567999C - 一种用于高温下微波测试的圆柱形高q谐振腔 - Google Patents
一种用于高温下微波测试的圆柱形高q谐振腔 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100567999C CN100567999C CNB2007100503477A CN200710050347A CN100567999C CN 100567999 C CN100567999 C CN 100567999C CN B2007100503477 A CNB2007100503477 A CN B2007100503477A CN 200710050347 A CN200710050347 A CN 200710050347A CN 100567999 C CN100567999 C CN 100567999C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- end cover
- high temperature
- internal layer
- bottom end
- skin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
一种高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔，属于微波测试技术领域。圆柱形高Q谐振腔包括圆柱形腔筒、上端盖、下端盖和连接波导，圆柱形腔筒、上端盖和下端盖均分为内外两层，内层为薄层耐高温贵金属材料，外层为厚层耐高温支撑材料。其实质是采用薄层高温贵金属材料制作圆柱形高Q谐振腔的腔体，并采用高温材料支撑薄层高温贵金属材料构成圆柱形高Q谐振腔。整个圆柱形高Q谐振腔具有适用于微波、毫米波电介质材料高温性能的测试且结构简单、成本低廉、使用寿命长的特点。
Description
技术领域
一种用于高温下微波测试的圆柱形高Q谐振腔，属于微波测试技术领域，特别涉及微波电介质的复介电常数测试技术。
背景技术
微波电介质材料在微波器件、微波系统中的应用极为广泛，在对这些微波介质材料的研制和使用过程中，需要对其电参数即复介电常数进行准确的测量。
当微波电介质为低损耗材料时，通常采用的方法为谐振腔法。所用谐振腔可为带状线谐振器、圆柱形谐振腔、矩形谐振腔、准光腔、螺旋线谐振腔等。对于要求电场极化方向平行于微波电介质样品表面的复介电常数的测试，常采用圆柱形谐振腔，因其Q值较高，且所用的被测微波电介质样品尺寸较小。圆柱形谐振腔法因其品质因数Q较高，又称其为高Q腔。
采用高Q腔法进行微波电介质复介电常数测试时，有两种测试方法，一种为固定谐振频率法，另外一种为固定腔长法。在固定谐振频率法中，腔体的谐振频率在加载微波电介质样品前后为一固定值，通过加载微波电介质样品前后腔体长度和品质因数的变化来计算得到复介电常数。在固定腔长法中，则固定腔体的长度，通过加载微波电介质样品前后谐振频率和品质因数的变化来计算复介电常数。
文献“Eric J.Vanzura，William A.Kissick.Advances in NIST dielectric measurementcapability using a mode-filtered cylindrical cavity.IEEE MTT-S Digest，1989，p901-904”中利用高Q腔分别采用固定谐振频率法和固定腔长法进行复介电常数的测试。所用高Q腔的结构示意图如图1所示，它由圆柱腔筒、上端盖和位置可移动的下端盖构成，其中上端盖上开有波导耦合孔。通过改变下端盖在圆柱型腔筒中的位置，从而改变腔体的长度。文中利用多个TE01n工作模式，采用固定频率法或固定腔长法测量出被测微波电介质样品在X波段8.2～12.4GHz内复介电常数在宽频带离散频率点上的响应。
随着微波、毫米波电介质材料应用范围的扩大，人们越来越需要了解微波、毫米波电介质材料在高温(高于1000℃)下的电介质性能，这就要求我们能够对微波、毫米波电介质材料在高温下的介电性能进行测试。文献“黎义，李建保，何小瓦，采用谐振腔法研究透波材料的高温介电性能，红外与毫米波学报，2004，Vol.23，No.2，p157～160.”中介绍了俄罗斯高温介电性能测试仪。所采用的腔体为圆柱形谐振腔，工作模式为TE01n模式，测试温度为15～1200℃，工作频率为9～10GHz，采用氮气气氛保护。测试时，采用的方法为变腔长法，即通过高温下腔体长度和无载品质因数的变化来进行复介电常数的测量。这种方法需要在高温下改变谐振腔下端盖在腔筒中的位置来进行测量，测试装置复杂。而且，腔体长度变化的测量精度会严重影响介电常数的测量精度。
文献“Zhang G，Nakaoka S，Kobayashi Y，Millimeter wave measurements of temperaturedependence of complex permittivity of dielectric plates by the cavity resonancemethod，AMPC，1997，p3913～3916”、“Kobayashi Y，Shimizu T，Millimeter wave measurementdependence of complex permittivity of dielectric plates by a cavity resonance method，IEEE MTT-S，1999，p1885～1888”、“Shimizu T，Kobayashi Y，Millimeter wave measurementsof temperature dependence of complex permittivity of GaAs di sks by circular waveguidemethod，IEEE MTT-S，2001，p2195～2198”中采用将圆柱形谐振腔腔体在腔长一半处切开，样品放在两个半腔体中间的方法进行复介电常数的变温测试，测试温度仅为100℃，且测试装置较为复杂。
综上所述，国外在低损耗材料复介电常数高温测试技术方面已研究了多年，通常采用圆柱形谐振腔固定频率点改变腔长法或采用将样品放在两个半腔体中间的方法进行低损耗材料复介电常数的高温测试。这些测试装置较复杂、测量精度低，很难适应低损耗材料复介电常数的更高温度的测试现状要求。
发明内容
本发明提供一种固定腔厂的、结构简单的高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔，适用于微波、毫米波电介质材料高温性能的测试。
本发明详细技术方案为：
一种用于高温下微波测试的圆柱形高Q谐振腔，如图2所示，包括圆柱型腔筒1、上端盖2、下端盖3和连接波导4，下端盖3与圆柱型腔筒1的下端固定连接，上端盖2与圆柱型腔筒1的上端通过连接螺栓5连接。其中圆柱型腔筒1由腔筒外层11和腔筒内层12组成，上端盖2由上端盖外层21和上端盖内层22组成，下端盖3由下端盖外层31和下端盖内层32组成，连接波导4由高温波导41、隔热波导42和冷却波导43依次连接而成。所述腔筒外层11、上端盖外层21和下端盖外层31由厚层耐高温支撑材料制成，所述腔筒内层12、上端盖内层22和下端盖内层32由薄层耐高温贵金属材料制成；所述腔筒内层12、上端盖内层22和下端盖内层32分别紧贴于腔筒外层11、上端盖外层21和下端盖外层31。在上端盖2适当位置开有两个耦合孔23，两个连接波导4分别嵌入上端盖2的上端盖外层21支撑材料并与相应耦合孔23处的上端盖内层22固定连接。
上述方案中，所述厚层耐高温支撑材料应当是导热性能良好且易于加工的材料，可以采用石墨，所述薄层耐高温贵金属材料应当是熔点高于1000℃并具有良好导电性能的材料，可以采用铂铑合金。
本发明所述的高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔在使用时，先将被测试样品6(如图5所示)放入谐振腔内的下端盖上，用螺栓将上端盖与圆柱型腔筒固定后，将圆柱形高Q谐振腔腔体部分放入高温炉中，待高Q谐振腔内温度与高温炉内温度平衡后进行测试。测试时，高Q谐振腔的两个耦合孔一个作为输入耦合孔，一个作为输出耦合孔；两个连接波导一个作为输入连接波导，一个作为输出连接波导。输入连接波导与微波测试源相连，输出连接波导与测试仪器(如标量网络分析仪)相连，微波测试源信号经输入连接波导、输入耦合孔进入谐振腔，测试信号经输出耦合孔、输出连接波导进入测试仪器。
本发明的实质是采用薄层高温贵金属材料制作圆柱形高Q谐振腔的腔体，并采用高温材料支撑薄层高温贵金属材料构成圆柱形高Q谐振腔，运用圆柱形谐振腔固定腔长法实现微波、毫米波电介质材料微波性能(如复介电常数)的高温测试。整个圆柱形高Q谐振腔适用于微波、毫米波电介质材料高温性能的测试且结构简单、成本低廉、使用寿命长。
附图说明
图1现有的下端盖位置可变的高Q腔示意图。
图2本发明所述的用于高温下微波测试的圆柱形高Q谐振腔的立体图。
其中，1是圆柱型腔筒，2是上端盖，3是下端盖，4是连接波导。
图3本发明所述的用于高温下微波测试的圆柱形高Q谐振腔的剖面图。
其中，11是腔筒外层，12是腔筒内层，21是上端盖外层，22是上端盖内层，23是耦合孔，31是下端盖外层，32是下端盖内层，41是高温波导，42是隔热波导，43是冷却波导，5是连接螺栓。
图4本发明所述的用于高温下微波测试的圆柱形高Q谐振腔的俯视图。
图5本发明所述的加载被测试样品后的用于高温下微波测试的圆柱形高Q谐振腔的剖面图。
其中，6是被测试样品。
具体实施方式
一种用于高温下微波测试的圆柱形高Q谐振腔，如图2所示，包括圆柱型腔筒1、上端的上端通过连接螺栓5连接。其中圆柱型腔筒1由腔筒外层11和腔筒内层12组成，上端盖2由上端盖外层21和上端盖内层22组成，下端盖3由下端盖外层31和下端盖内层32组成，连接波导4由高温波导41、隔热波导42和冷却波导43依次连接而成。所述腔筒外层11、上端盖外层21和下端盖外层31由厚层耐高温支撑材料制成，所述腔筒内层12、上端盖内层22和下端盖内层32由薄层耐高温贵金属材料制成；所述腔筒内层12、上端盖内层22和下端盖内层32分别紧贴于腔筒外层11、上端盖外层21和下端盖外层31。在上端盖2适当位置开有两个耦合孔23，两个连接波导4分别嵌入上端盖2的上端盖外层21支撑材料并与相应耦合孔23处的上端盖内层22固定连接。
上述方案中，所述厚层耐高温支撑材料采用石墨，所述薄层耐高温贵金属材料采用铂铑合金。如图4所示，为增加上端盖2和腔筒1之间的连接，以防止微波泄漏，共采用8颗连接螺栓进行紧固。下端盖3与圆柱型腔筒1的下端采取焊接方式固定连接，连接波导4与上端盖内层22采取焊接方式固定连接；高温波导41、隔热波导42和冷却波导43之间可采取焊接方式固定连接，也可采取其他方式连接，但应保证没有微波泄漏。整个圆柱形高Q谐振腔的腔体直径和腔体长度可根据测试频率范围和高Q腔所选用的工作模式具体设计。
Claims (3)
1、一种高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔，包括圆柱型腔筒(1)、上端盖(2)、下端盖(3)和连接波导(4)，其特征在于，下端盖(3)与圆柱型腔筒(1)的下端固定连接，上端盖(2)与圆柱型腔筒(1)的上端通过连接螺栓(5)连接；其中圆柱型腔筒(1)由腔筒外层(11)和腔筒内层(12)组成，上端盖(2)由上端盖外层(21)和上端盖内层(22)组成，下端盖(3)由下端盖外层(31)和下端盖内层(32)组成，连接波导(4)由高温波导(41)、隔热波导(42)和冷却波导(43)依次连接而成；所述腔筒外层(11)、上端盖外层(21)和下端盖外层(31)由厚层耐高温支撑材料制成，所述腔筒内层(12)、上端盖内层(22)和下端盖内层(32)由薄层耐高温贵金属材料制成；所述腔筒内层(12)、上端盖内层(22)和下端盖内层(32)分别紧贴于腔筒外层(11)、上端盖外层(21)和下端盖外层(31)；在上端盖(2)适当位置开有两个耦合孔(23)，两个连接波导(4)分别嵌入上端盖(2)的上端盖外层(21)支撑材料并与相应耦合孔(23)处的上端盖内层(22)固定连接。
2、根据权利要求1所述的高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔，其特征在于，所述厚层耐高温支撑材料是导热性能良好且易于加工的材料，所述薄层耐高温贵金属材料是熔点高于1000℃并具有良好导电性能的材料。
3、根据权利要求1所述的高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔，其特征在于，所述厚层耐高温支撑材料是石墨，所述薄层耐高温贵金属材料是铂铑合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007100503477A CN100567999C (zh) | 2007-10-30 | 2007-10-30 | 一种用于高温下微波测试的圆柱形高q谐振腔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007100503477A CN100567999C (zh) | 2007-10-30 | 2007-10-30 | 一种用于高温下微波测试的圆柱形高q谐振腔 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101275979A CN101275979A (zh) | 2008-10-01 |
| CN100567999C true CN100567999C (zh) | 2009-12-09 |
Family
ID=39995604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2007100503477A Expired - Fee Related CN100567999C (zh) | 2007-10-30 | 2007-10-30 | 一种用于高温下微波测试的圆柱形高q谐振腔 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100567999C (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101813727B (zh) * | 2010-04-23 | 2012-07-18 | 电子科技大学 | 一种圆柱形波导谐振腔 |
| CN103390787B (zh) * | 2013-07-15 | 2015-05-13 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种高功率微波测试平台 |
| CN104155527B (zh) * | 2014-07-29 | 2017-05-17 | 北京无线电计量测试研究所 | X波段准光腔材料的测定方法及其介电常数测量方法 |
| CN117347730B (zh) * | 2023-12-05 | 2024-02-20 | 电子科技大学 | 一种材料烧蚀挥发下的相对复介电常数反演方法 |
-
2007
- 2007-10-30 CN CNB2007100503477A patent/CN100567999C/zh not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 介质材料复介电常数变温测量技术综述. 何小瓦等.宇航材料工艺，第1期. 2005 |
| 介质材料复介电常数变温测量技术综述. 何小瓦等.宇航材料工艺，第1期. 2005 * |
| 低损耗介质材料复介电常数的变温测试. 郭高凤等.航空材料学报，第23卷第增刊期. 2003 |
| 低损耗介质材料复介电常数的变温测试. 郭高凤等.航空材料学报，第23卷第增刊期. 2003 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101275979A (zh) | 2008-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101187683B (zh) | 低损耗电介质材料高温复介电常数测试装置及方法 | |
| CN102393490B (zh) | 一种介质材料高温复介电常数测量装置 | |
| CN100523834C (zh) | 用于八毫米波段电介质测量的圆波导驻波测量装置 | |
| CN100568000C (zh) | 基于终端短路法的介质材料高温复介电常数测量方法 | |
| CN202383208U (zh) | 一种介质材料高温复介电常数测量装置 | |
| CN104237648A (zh) | 一种高损耗液体及粉末材料微波复介电常数测试新方法 | |
| CN100567999C (zh) | 一种用于高温下微波测试的圆柱形高q谐振腔 | |
| Santra et al. | Estimation of complex permittivity of arbitrary shape and size dielectric samples using cavity measurement technique at microwave frequencies | |
| CN104090171A (zh) | 具有开孔短路板的材料复介电常数测试系统及方法 | |
| Gui et al. | Open resonator system for automatic and precise dielectric measurement at millimeter wavelengths | |
| CN117907349B (zh) | 一种便携式材料微小缺陷射频检测系统及检测方法 | |
| Li et al. | Microwave cylindrical cavity resonator sensor for detection and characterization of contaminants in lubricating oil | |
| Li et al. | Detection of nonmetallic contaminants in lubricating oil using a microwave rectangular cavity resonator sensor | |
| CN201142354Y (zh) | 一种高温微波测试用圆柱形高q谐振腔 | |
| Leong et al. | Measurements of unloaded Q-factor of transmission mode dielectric resonators | |
| US9588061B2 (en) | Measuring whispering-gallery-mode resonator | |
| Sun et al. | A microwave CSRR sensor for non-invasive glucose-level detection | |
| Risman et al. | Retro-modelling of a dual resonant applicator and accurate dielectric properties of liquid water from− 20 C to+ 100 C | |
| Zhang et al. | A quantitative study of crack monitoring for electromagnetic resonators by perturbation method | |
| CN1049979C (zh) | 高温超导薄膜微波表面电阻测试装置及方法 | |
| CN1274083A (zh) | 固体电介质复介电常数测量方法 | |
| Chen et al. | Revisiting and improvement of thru‐reflect‐line calibration for accurate measurement of substrate integrated waveguide components | |
| CN109239457A (zh) | 微波表面电阻连续频谱测试装置 | |
| Jacob et al. | Dielectric characterisation of Barium Fluoride at cryogenic temperatures using TE011 and quasi TE0mn mode dielectric resonators | |
| Kharkovsky et al. | Response of microwave dielectric-slab-loaded rectangular waveguide resonators to wall displacements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091209 Termination date: 20121030 |