CN101196545A - 介质材料的介电特性测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种介质材料的介电特性测量装置，其特征在于，其中包括：一测试盒，该测试盒为一矩形腔体，其上部为一开口状；两微波法兰接头，该两微波法兰接头和位于测试盒腔体相对的两侧外的腔壁上，通过该两微波法兰接头实现微波信号的输入输出；一共面微带线，该共面微带线位于测试盒内的底面上，该共面微带线两端与两微波法兰接头连接，实现微波信号的稳定传输；一屏蔽盖，该屏蔽盖位于测试盒的上部，对外界干扰电噪声具有屏蔽作用。

Description

介质材料的介电特性测量装置
技术领域
本发明属于微波测试技术领域，更具体说是介质材料的介电特性测量装置，其可对介质材料的复介电常数等介电特性进行测量。
背景技术
在微波设备和微波电路中，尤其是微波集成电路中，电介质的应用极为广泛。介质材料的介电特性对电磁波的传播速度、工作波长、特征阻抗、功率损耗等都有很大影响，与微波装置和器件的技术性能也有着密切的关系。准确了解介电材料的介电特性，对正确应用介质材料也是十分必要的。因此，在微波频率下找到合适的测量方法，并能准确地测量微波电介质的特性参量就显得尤为重要。
目前介电常数的测量方法和测量装置已有许多种，但是每一种方法或装置都有其优缺点及适用频率范围。一方面，现有的一些测量方法的测试精度需要进一步提高，应用频率需要进一步拓宽；另一方面，针对不断发展的新材料技术，需要一些适用于特殊材料或特殊环境下材料的介电特性测量新方法或新技术。随着微波矢量网络分析仪及其校准技术的不断发展，出现了一种基于网络分析仪的介电常数测量方法-传输反射法，这种方法是通过测量传输系数和反射系数来确定样品的复介电常数。由于其具有操作简单、测量速度快、测量频带宽、无辐射损耗及测量精度较高等优点，已经成为目前各种微波测量方法中研究得最多、应用最为广泛的一种。按照样品夹具的不同，传输反射法可分为同轴型、矩形波导型、圆波导型、带线型及微带线型等多种类型。其中微带线法的测试夹具相对比较简单，但是目前通常需要先将被测样品制备成一定厚度的基片，然后在基片上根据设计制备微带电路，才能完成传输反射测量。这样对于多种材料的测量，就需要制备多种材料基片的微带线样品，因此这些方法属于有损测量，成本比较高，不具有普遍适用性。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的在于提供一种介质材料的介电特性测量装置，该装置的应用可以进行电介质材料的介电常数无损测量，同时具有提高测试效率、降低成本的优点。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
本发明一种介质材料的介电特性测量装置，其特征在于，其中包括：
一测试盒，该测试盒为一矩形腔体，其上部为一开口状；
两微波法兰接头，该两微波法兰接头和位于测试盒腔体相对的两侧外的腔壁上，通过该两微波法兰接头实现微波信号的输入输出；
一共面微带线，该共面微带线位于测试盒内的底面上，该共面微带线两端与两微波法兰接头连接，实现微波信号的稳定传输；
一屏蔽盖，该屏蔽盖位于测试盒的上部，对外界干扰电噪声具有屏蔽作用。
其中所述的两微波法兰接头是2.4mm或3.5mm的同轴型法兰接头。
其中共面微带线包括，一中心电极，该中心电极位于共面微带线的中间，该中心电极的两侧为地电极。
其中共面微带线两端与两微波法兰接头连接是指共面微带线的中心电极的两端与两微波法兰接头连接。
其中共面微带线的地电极与测试盒的腔体相连接。
其中测试盒为导体材料。
本发明的有益效果是：通过测试装置的使用使介电特性测试过程简化，能够快速简便可靠高效地进行多种不同介质样品的无损测量，达到提高效率、降低成本的目的。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，其中：
图1是本发明测试盒的结构示意图。
图2是本发明测试盒的剖面图。
图3是图1中加入测试样片的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示，本发明一种介质材料的介电特性测量装置，其中包括：
一测试盒1，该测试盒1为一矩形腔体，其上部为一开口状；该测试盒1为导体材料；
两微波法兰接头2和3，该两微波法兰接头2和3位于测试盒1腔体相对的两侧外的腔壁上，通过该两微波法兰接头2和3实现微波信号的输入输出；其中所述的微波法兰接头2和3是2.4mm或3.5mm的同轴型法兰接头；
一共面微带线4，该共面微带线4位于测试盒1内的底面上，该共面微带线4两端与两微波法兰接头2和3连接，实现微波信号的稳定传输；该共面微带线4包括，一中心电极41，该中心电极41位于共面微带线4的中间，该中心电极41的两侧为地电极42；该共面微带线4两端与两微波法兰接头2和3连接是指共面微带线4的中心电极41的两端与两微波法兰接头2和3连接；该共面微带线4的地电极42与测试盒1的腔体相连接；
一屏蔽盖5，该屏蔽盖5位于测试盒1的上部，对外界干扰电噪声具有屏蔽作用。
请再参阅图1，在图1的实施例中，用整块导体材料机械加工出测试盒1，测试盒1内底面的高度以测试盒整体高度的一半为宜，注意底面和腔壁的加工平整度。按照微波法兰接头的尺寸和安装技术要求，在测试盒1腔体相对两侧的腔壁上打孔并安装微波法兰接头2和3，通过焊接保证微波法兰接头2和3的外导体与测试盒1的腔体良好连接。微波法兰接头2和3的内导体高度一致，且与测试盒1内部底面的间距略大于共面微带线4的厚度，便于共面微带线4放置在其中。采用常规微电子工艺制备三氧化二铝共面微带线4，长度等于微波法兰接头2和3的内导体间距，厚度和微带线电极尺寸的比例按照50欧姆特征阻抗要求设计，这样有利于实现微波信号的稳定传输。通过焊接保证微波法兰接头2和3的内导体分别与共面微带线4的中心电极的两端良好连接，共面微带线4的地电极与测试盒1腔体良好连接，实现微波信号的输入输出。
请参阅图2，用与测试盒1同样的导体材料加工一矩形屏蔽盖5，其大小以覆盖测试盒1上部开口为宜，实现对外界干扰电噪声的屏蔽功能。
工作过程：
请参阅图1，在图1的实施例中，将测试盒1视为被测物，用微波电缆将微波法兰接头2和3与校准过的微波矢量网络分析仪测试端口相连，进行测试盒1的散射参数测量。请结合参阅图3，将被测介质材料样片6对称地放置在共面微带线4的中间区域，保证良好接触，盖上屏蔽盖5。将加载介质材料样片6后的测试盒1视为被测物，类似地用微波电缆将微波法兰接头2和3与校准过的微波矢量网络分析仪测试端口相连，进行加载介质材料样片6后的散射参数测量。得到加载介质材料样片6前后的测试数据后，运用网络理论和微波电磁场理论进行推导运算，可以得到介质材料样片6的介电特性。

Claims (6)

1.一种介质材料的介电特性测量装置，其特征在于，其中包括：
一测试盒，该测试盒为一矩形腔体，其上部为一开口状；
两微波法兰接头，该两微波法兰接头和位于测试盒腔体相对的两侧外的腔壁上，通过该两微波法兰接头实现微波信号的输入输出；
一共面微带线，该共面微带线位于测试盒内的底面上，该共面微带线两端与两微波法兰接头连接，实现微波信号的稳定传输；
一屏蔽盖，该屏蔽盖位于测试盒的上部，对外界干扰电噪声具有屏蔽作用。
2.根据权利要求1所述的介质材料的介电特性测量装置，其特征在于，其中所述的两微波法兰接头是2.4mm或3.5mm的同轴型法兰接头。
3.根据权利要求1所述的介质材料的介电特性测量装置，其特征在于，其中共面微带线包括，一中心电极，该中心电极位于共面微带线的中间，该中心电极的两侧为地电极。
4.根据权利要求1所述的介质材料的介电特性测量装置，其特征在于，其中共面微带线两端与两微波法兰接头连接是指共面微带线的中心电极的两端与两微波法兰接头连接。
5.根据权利要求1所述的介质材料的介电特性测量装置，其特征在于，其中共面微带线的地电极与测试盒的腔体相连接。
6.根据权利要求1所述的介质材料的介电特性测量装置，其特征在于，其中测试盒为导体材料。
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