CN103293418A - 一种吸波材料电磁参数的同轴测试装置及自动测试方法 - Google Patents

Abstract

一种吸波材料电磁参数的同轴测试装置及自动测试方法，涉及一种材料电磁参数的测试装置。提供一种扫频频带宽、实用性广、无损伤、精确、操作方便的一种吸波材料电磁参数的同轴测试装置及自动测试方法。所述吸波材料电磁参数的同轴测试装置设有微波矢量网络分析仪、同轴测试夹具、输入同轴电缆、输出同轴电缆、GPIB数据采集卡和计算机。所述自动测试方法：将吸波样品用模具加工成圆环状；将圆环状吸波样品放入同轴测试夹具最左端面；搭建连接好吸波材料电磁参数的同轴测试装置；通过计算机上相应的测试软件自动采集吸波材料电磁参数的数据；自动计算、显示和保存吸波样品的电磁参数的扫频测试结果。

Description

一种吸波材料电磁参数的同轴测试装置及自动测试方法

技术领域

本发明涉及一种材料电磁参数的测试装置，尤其涉及一种吸波材料电磁参数的同轴测试装置及自动测试方法。

背景技术

近年来，在国防、信息技术、军事装备、航空航天以及民用电子产品对吸波材料的应用越来越广泛，相应的检测要求越来越高，急需提供一种扫频频带宽、实用性广、重复性好的同轴测试夹具、同轴测试装置及自动测试方法。目前，国内外对于微波吸波材料的电磁参数的测量方法主要有微扰法、自由空间法、传输/反射法等，采用微扰法无法支持宽带的吸波材料测量，对于一个腔体，只能测试一个或有限个频率的电磁参数；自由空间法有测试正确性和可靠性难以得到保证的缺点；而传输/反射法具有操作简单、测量速度快、测量频带宽、无辐射损耗等优点，是目前各种材料微波电磁参数测量方法中研究最多的一种。

传输/反射法根据样品的夹具或测量底座的不同，可分为同轴型、矩形波导型、带线型和微带型。其中，同轴传输/反射法的测量频带最宽，同轴样品为圆环状，一般用料较少，矩形波导传输/反射法具有测量频带较窄、样品用量多的缺点，而带线和微带传输/反射法对样品的测量盒的加工精度要求较高，难于自行加工。

目前，同轴传输/反射法测试夹具转接头过多，增加了彼此之间阻抗的不连续性，造成夹具的反射损耗过大，严重影响测试吸波样品的结果。（一般夹具设计由SMA通过过渡连接器+匹配器+过渡连接器连接N型同轴外导体）为了减少接头连接器的过渡，减小整个测试夹具的驻波比，设计了新的同轴测试夹具：采用SMA连接底座，将SMA接头直接与N型同轴外导体（内径是3.04mm、外径是7mm，长度为20mm～60mm）对接，省去SMA与N型连接的匹配器，较好地实现吸波材料样品电磁参数的扫频测试。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中缺乏简洁匹配的微波吸波材料电磁参数的扫频测试装置,提供一种扫频频带宽、实用性广、无损伤、精确、操作方便的一种吸波材料电磁参数的同轴测试装置及自动测试方法。

本发明所述吸波材料电磁参数的同轴测试装置设有微波矢量网络分析仪、同轴测试夹具、输入同轴电缆、输出同轴电缆、GPIB数据采集卡和计算机；所述输入同轴电缆的输入端接微波矢量网络分析仪的微波信号输出端口，输入同轴电缆的输出端接同轴测试夹具的SMA输入端；输出同轴电缆的输入端接同轴测试夹具的SMA输出端，输出同轴电缆的输出端接微波矢量网络分析仪微波测试信号输入端口；GPIB数据采集卡输入端接微波矢量网络分析仪的数据输出端，GPIB数据采集卡输出端接计算机；所述同轴测试夹具设有N型同轴外导体、N型同轴内导体、SMA连接底座、SMA接头、内六角螺栓和螺丝；N型同轴外导体与N型同轴内导体构成50Ω同轴测试传输线，2个SMA连接底座通过内六角螺栓锁至同轴测试传输线，所述SMA接头通过螺丝锁至SMA连接底座左右两端，两个SMA接头分别连接同轴输入电缆和同轴输出电缆。

所述同轴测试夹具可采用紫铜制作。

所述一种吸波材料电磁参数的自动测试方法，包括以下步骤：

1）将吸波样品用模具加工成圆环状，所述吸波样品的厚度为2～4mm；

2）将圆环状吸波样品放入同轴测试夹具最左端面；

3）搭建连接好吸波材料电磁参数的同轴测试装置；

4）通过计算机上相应的测试软件自动采集吸波材料电磁参数的数据；

5）自动计算、显示和保存吸波样品的电磁参数的扫频测试结果。

本发明提供一种扫频频带宽、实用性广、无损伤、精确、操作方便的吸波材料电磁参数同轴测试夹具、同轴测试装置及自动测试方法。适用于科研院所及工厂企业。

附图说明

图1为本发明所述吸波材料电磁参数的同轴测试装置实施例的结构组成示意图。

图2为同轴测试夹具结构的主视图。

图3为同轴测试夹具结构的左视图。

图4为同轴测试夹具结构分解示意图。

图5为N型同轴外导体俯视示意图。

图6为M2螺丝结构示意图。

图7为同轴内导体结构俯视示意图。

图8为SMA连接底座结构左视示意图。

图9为SMA连接底座结构俯视示意图。

图10为SMA接头结构左视示意图。

图11为SMA接头结构主视示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1～11，本发明所述吸波材料电磁参数的同轴测试装置实施例设有微波矢量网络分析仪101、同轴测试夹具102、输入同轴电缆105、输出同轴电缆106、GPIB数据采集卡103和计算机104。输入同轴电缆105的输入端接微波矢量网络分析仪101的微波信号输出端口，输入同轴电缆105的输出端接同轴测试夹具102的SMA输入端；输出同轴电缆106的输入端接同轴测试夹具102的SMA输出端，输出同轴电缆的输出端106接微波矢量网络分析仪101微波测试信号输入端口；GPIB数据采集卡103输入端接微波矢量网络分析仪101的数据输出端，GPIB数据采集卡103输出端接计算机104。

同轴测试夹具设有：N型同轴外导体1、N型同轴内导体2、SMA连接底座3、SMA接头4、内六角螺栓5和M2螺丝6。N型同轴外导体1（内径为7.00mm）与N型同轴内导体2（直径为3.04mm）构成50ΩN型同轴测试传输线，由4个内六角螺栓5将2个SMA连接底座3分别锁至N型同轴测试传输线左右两端，由8个M2螺丝6将SMA接头4分别锁至2个SMA连接底座3，两个SMA接头4输出端分别联接同轴输入电缆105和同轴输出电缆106。

本发明采用的同轴测试夹具的优势有：1.同轴测试夹具连接过渡简洁，采用SMA连接底座，将SMA接头直接与N型同轴外导体对接，省去SMA与N型连接的匹配器。2.SMA连接底座设计了外凸圆环型，该圆环型嵌入N型同轴外导体。保证了同轴测试夹具外导体的良好接触，防止了电磁泄漏。3.为保证同轴线大小直接对接的匹配效果，特地留有0.7MM的过渡补偿缝隙；具体计算如下：

当 $\frac{D_1}{D_2}\≤\frac{1}{4},$ $\mathrm{\α}=\frac{D_1}{3.09}\ln \frac{D_2}{D_1};$

当 $\frac{D_2}{D_1}\≥10,$ $\mathrm{\α}=1.25*\frac{D_1}{3.09}\ln \frac{D_2}{D_1};$

其中，D₁为SMA接头的外径，D₂为N型同轴外导体外径，α为过渡补偿缝隙长度，经计算α=0.7mm；具体计算如下：

由于SMA接头的外径D₁=4.1mm，N型同轴外导体外径D₂=7mm，

因此 $\mathrm{\α}=\frac{D_1}{3.09}\ln \frac{D_2}{D_1}=\frac{4.10}{3.09}\ln \frac{7.0}{4.10}=0.71\mathrm{mm}.$

Claims (2)

1.一种吸波材料电磁参数的同轴测试装置，其特征在于设有微波矢量网络分析仪、同轴测试夹具、输入同轴电缆、输出同轴电缆、GPIB数据采集卡和计算机；所述输入同轴电缆的输入端接微波矢量网络分析仪的微波信号输出端口，输入同轴电缆的输出端接同轴测试夹具的SMA输入端；输出同轴电缆的输入端接同轴测试夹具的SMA输出端，输出同轴电缆的输出端接微波矢量网络分析仪微波测试信号输入端口；GPIB数据采集卡输入端接微波矢量网络分析仪的数据输出端，GPIB数据采集卡输出端接计算机；所述同轴测试夹具设有N型同轴外导体、N型同轴内导体、SMA连接底座、SMA接头、内六角螺栓和螺丝；N型同轴外导体与N型同轴内导体构成50Ω同轴测试传输线，2个SMA连接底座通过内六角螺栓锁至同轴测试传输线，所述SMA接头通过螺丝锁至SMA连接底座左右两端，两个SMA接头分别连接同轴输入电缆和同轴输出电缆。

2.一种吸波材料电磁参数的自动测试方法，其特征在于采用如权利要求1所述一种吸波材料电磁参数的同轴测试装置，所述方法包括以下步骤：

1）将吸波样品用模具加工成圆环状，所述吸波样品的厚度为2～4mm；

2）将圆环状吸波样品放入同轴测试夹具最左端面；

3）搭建连接好吸波材料电磁参数的同轴测试装置；

4）通过计算机上相应的测试软件自动采集吸波材料电磁参数的数据；

5）自动计算、显示和保存吸波样品的电磁参数的扫频测试结果。

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