CN105445563B - 测量bst陶瓷在x波段的参数的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量BST陶瓷在X波段的参数的装置及方法，包括底座、支柱、顶板、加压柱、上镀金圆盘、下镀金圆盘、X轴精密位移平台、Y轴精密位移平台、探针、谐振环和固定柱，支柱一端与底座固连，另一端与顶板固连，顶板中心设有螺纹孔，加压柱通过螺纹与上述螺纹孔连接，上镀金圆盘设置在加压柱底部，固定柱一端与底座中心固连，另一端设有下镀金圆盘，上镀金圆盘和下镀金圆盘的平滑表面相对，谐振环设置在下镀金圆盘上，待测BST陶瓷设置在谐振环内，X轴精密位移平台和Y轴精密位移平台对称设置在下镀金圆盘两侧的底座上，两根探针分别设置在X轴精密位移平台和Y轴精密位移平台上，探针伸入谐振环。本发明可以对BST陶瓷材料X波段介电常数、介电损耗和调谐率的精确测量。

Description

测量BST陶瓷在X波段的参数的装置及方法

技术领域

本发明属于陶瓷材料测试领域，具体涉及一种测量BST陶瓷在X波段的参数的装置及方法。

背景技术

介质的介电常数是介质材料最重要的一项参数之一，它直接反映出了介质材料的电磁特性，一直以来对介电常数的测量工作都被微波领域的广大工作者所重视。国内外对介质材料微波特性的研究也比较多。介电常数的测试随着介质材料的广泛应用具有越来越重要的应用意义。在研制、生产和使用微波介质材料时，准确地测试其微波电磁参数是必须的，尤其是进行微波器件设计时，如滤波器、谐振器，显得更为重要。又如在设计同轴线的绝缘与介质支撑、电容器中的介质材料、微带传输线中的介质衬底、贴片天线的介质衬底、天线罩，介质波导时，都应该根据需求的微波电磁参数来研制或选用微波介质材料。

介质材料微波电磁参数的测试研究，因被测材料的外形尺寸不同、电气参数不同、物理状态不同、使用频段不同等，使得所用的测试方法和测试系统种类繁多，以满足各种测试材料的测试要求。不同的测试方法都有自身的测试适用范围和自身的优缺点。介质材料电磁参数测量的方法有电容法，波导微扰法，波导传输法，介质谐振器方法等。电容法一般适用于低频（频率在1GHz以下）测量，波导传输线法及波导传输法只能测量小介电常数的材料（介电常数小于10），因此对于高介电常数的BST陶瓷材料，同时又要进行高频测量，只能采用介质谐振器方法。目前采用介质谐振器方法，无法对S波段BST陶瓷介电常数、介电损耗和调谐率测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量BST陶瓷在X波段的参数的装置及方法，实现对S波段BST陶瓷介电常数、介电损耗和调谐率的测量。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种测量BST陶瓷在X波段的参数的装置，包括底座、支柱、顶板、加压柱、上镀金圆盘、下镀金圆盘、X轴精密位移平台、Y轴精密位移平台、探针、谐振环和固定柱，支柱一端与底座固连，另一端与顶板固连，顶板中心设有螺纹孔，加压柱通过螺纹与上述螺纹孔连接，上镀金圆盘设置在加压柱底部，固定柱一端与底座中心固连，另一端设有下镀金圆盘，上镀金圆盘和下镀金圆盘的平滑表面相对，谐振环设置在下镀金圆盘上，待测BST陶瓷设置在谐振环内，X轴精密位移平台和Y轴精密位移平台对称设置在下镀金圆盘两侧的底座上，两根探针分别设置在X轴精密位移平台和Y轴精密位移平台上，探针伸入谐振环。

进一步地，所述谐振环侧壁对称开有2个通孔。

进一步地，所述探针头部设有辐射接收天线，辐射接收天线伸入谐振环侧壁的通孔。

进一步地，还包括高压发生器，高压发生器的导线从加压柱内伸入，与待测BST陶瓷表面连接，向待测BST陶瓷供电。

一种测量BST陶瓷在X波段的介电常数和介电损耗的方法，方法步骤如下：

步骤1、将待测BST陶瓷固定在谐振环内，上镀金圆盘和下镀金圆盘的平滑表面将谐振环压紧，并将探针头部伸入谐振环的通孔。

步骤2、谐振环产生谐振，探针头部采集谐振频率。

步骤3、通过谐振频率，得到介电常数和介电损耗。

一种测量BST陶瓷在X波段的调谐率的方法，步骤如下：

步骤a、制作待测BST陶瓷组：

将两个待测BST陶瓷的顶面和底面分别镀银，并将两个待测BST陶瓷重叠，得到待测BST陶瓷组；

步骤b、将待测BST陶瓷组，固定在谐振环内，上镀金圆盘和下镀金圆盘的平滑表面将谐振环压紧，并将探针头部伸入谐振环的通孔；

步骤c、将高压发生器的正极与待测BST陶瓷组的重叠面连接，负极分别与待测BST陶瓷组顶面和底面连接；

步骤d、改变高压发生器的输出电压；

步骤e、谐振环产生谐振，探针头部采集谐振频率；

步骤f、通过采集的到的不同谐振频率，得到介电常数变化率，即为调谐率。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）实现了对BST陶瓷材料X波段介电常数、介电损耗精确测量。

（2）通过高压发生器，完成对BST陶瓷材料X波段的调谐率测试。

附图说明

图1为本发明的测量BST陶瓷在X波段的参数的装置局部示意图。

图2为本发明的测量BST陶瓷在X波段的参数的装置俯视图。

图3为本发明的图1的A-A截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

目前国内大多数相关科研机构只有MHz级以内的专业陶瓷测量装置或1GHz以内的阻抗测量装置，而没有具备微波频段内的BST陶瓷测量技术及相关装置。为了满足新型BST电扫天线的需求，我们自行研制了一套既能测试高频段高介电常数BST材料，又能测量BST材料电调量的测量装置。

对于圆环形介质谐振器，一旦其尺寸和介电常数确定，其固有的谐振频率也就固定了。反之，根据测量的谐振频率，也可反算介电常数。其中特别重要的是电性能测试装置。本发明的测量BST陶瓷在X波段的参数的装置分为两种，一种是不加高压，用来测试不加高压时BST陶瓷的介电常数，采用探针耦合馈电，可准确测量并计算介质的介电常数。另一种可加高压，用来测试介电常数的电调性。本发明采用小波导口馈电，移除两电极之间的探针9，可防止金属电极与探针9之间的放电。

通过不加高压测试谐振频率和谐振Q值，即可计算得到BST陶瓷的介电常数和介电损耗。通过两次测试谐振频率（加高压与不加高压），即可得到调谐率。

结合图1～图3，一种测量BST陶瓷在X波段的参数的装置，包括底座1、支柱2、顶板3、加压柱4、上镀金圆盘5、下镀金圆盘6、X轴精密位移平台7、Y轴精密位移平台8、探针9、谐振环10和固定柱11，四根支柱2呈十字对称分布在底座1上，其一端与底座1通过螺栓连接，另一端与顶板3通过螺栓连接，顶板3中心设有螺纹孔，加压柱4通过螺纹与上述螺纹孔连接，上镀金圆盘5设置在加压柱4底部，固定柱11一端与底座1中心通过螺纹连接，另一端设有下镀金圆盘6，上镀金圆盘5和下镀金圆盘6的平滑表面相对，谐振环10设置在下镀金圆盘6上，待测BST陶瓷设置在谐振环10内，X轴精密位移平台7和Y轴精密位移平台8对称设置在下镀金圆盘6两侧的底座1上，两根探针9分别设置在X轴精密位移平台7和Y轴精密位移平台8上，探针9伸入谐振环10。本实施例中，底板1采用十字形底板，四根支柱2分布在十字形向外延伸的端部。故图1中支柱2将加压柱4遮挡，现进行局部剖视才可见。

所述谐振环10侧壁对称开有2个通孔。

所述探针9头部设有辐射接收天线，辐射接收天线伸入谐振环10侧壁的通孔。

还包括高压发生器12，高压发生器12的导线从加压柱4内伸入，与待测BST陶瓷表面连接，向待测BST陶瓷供电。

一种测量BST陶瓷在X波段的介电常数和介电损耗的方法：

步骤1、将待测BST陶瓷固定在谐振环10内，上镀金圆盘5和下镀金圆盘6的平滑表面将谐振环10压紧，并将探针9头部伸入谐振环10的通孔。

步骤2、谐振环10产生谐振，探针9头部采集谐振频率。

步骤3、通过谐振频率，得到介电常数和介电损耗。

一种测量BST陶瓷在X波段的调谐率的方法：

步骤a、制作待测BST陶瓷组：

将两个待测BST陶瓷的顶面和底面分别镀银，并将两个待测BST陶瓷重叠，得到待测BST陶瓷组。

步骤b、将待测BST陶瓷组，固定在谐振环10内，上镀金圆盘5和下镀金圆盘6的平滑表面将谐振环10压紧，并将探针9头部伸入谐振环10的通孔。

步骤c、将高压发生器12的正极与待测BST陶瓷组的重叠面连接，负极分别与待测BST陶瓷组顶面和底面连接。

步骤d、改变高压发生器12的输出电压。

步骤e、谐振环10产生谐振，探针9头部采集谐振频率。

步骤f、通过采集的到的不同谐振频率，得到介电常数变化率，即为调谐率。

Claims (5)

1.一种测量BST陶瓷在X波段的参数的装置，包括底座（1）、支柱（2）、顶板（3）、加压柱（4）、上镀金圆盘（5）、下镀金圆盘（6）、X轴精密位移平台（7）、Y轴精密位移平台（8）、探针（9）、谐振环（10）、 高压发生器（12）和固定柱（11），支柱（2）一端与底座（1）固连，另一端与顶板（3）固连，顶板（3）中心设有螺纹孔，加压柱（4）通过螺纹与上述螺纹孔连接，上镀金圆盘（5）设置在加压柱（4）底部，固定柱（11）一端与底座（1）中心固连，另一端设有下镀金圆盘（6），上镀金圆盘（5）和下镀金圆盘（6）的平滑表面相对，谐振环（10）设置在下镀金圆盘（6）上，待测BST陶瓷设置在谐振环（10）内，X轴精密位移平台（7）和Y轴精密位移平台（8）对称设置在下镀金圆盘（6）两侧的底座（1）上，两根探针（9）分别设置在X轴精密位移平台（7）和Y轴精密位移平台（8）上，探针（9）伸入谐振环（10），高压发生器（12）的导线从加压柱（4）内伸入，与待测BST陶瓷表面连接，向待测BST陶瓷供电。

2.根据权利要求1所述的测量BST陶瓷在X波段的参数的装置，其特征在于：所述谐振环（10）侧壁对称开有2个通孔。

3.根据权利要求2所述的测量BST陶瓷在X波段的参数的装置，其特征在于：所述探针（9）头部设有辐射接收天线，辐射接收天线伸入谐振环（10）侧壁的通孔。

4.一种测量BST陶瓷在X波段的介电常数和介电损耗的方法，其特征在于，方法步骤如下：

步骤1、将待测BST陶瓷固定在谐振环（10）内，上镀金圆盘（5）和下镀金圆盘（6）的平滑表面将谐振环（10）压紧，并将探针（9）头部伸入谐振环（10）的通孔；

步骤2、谐振环（10）产生谐振，探针（9）头部采集谐振频率；

步骤3、通过谐振频率，得到介电常数和介电损耗。

5.一种测量BST陶瓷在X波段的调谐率的方法，其特征在于，步骤如下：

步骤a、制作待测BST陶瓷组：

将两个待测BST陶瓷的顶面和底面分别镀银，并将两个待测BST陶瓷重叠，得到待测BST陶瓷组；

步骤b、将待测BST陶瓷组，固定在谐振环（10）内，上镀金圆盘（5）和下镀金圆盘（6）的平滑表面将谐振环（10）压紧，并将探针（9）头部伸入谐振环（10）的通孔；

步骤c、将高压发生器（12）的正极与待测BST陶瓷组的重叠面连接，负极分别与待测BST陶瓷组顶面和底面连接；

步骤d、改变高压发生器（12）的输出电压；

步骤e、谐振环（10）产生谐振，探针（9）头部采集谐振频率；

步骤f、通过采集的到的不同谐振频率，得到介电常数变化率，即为调谐率。