CN110940711A - 一种TE0delta模式频率和Q因子自动测试方法 - Google Patents

一种TE0delta模式频率和Q因子自动测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种TE0delta模式频率和Q因子自动测试方法。以计算机为测试平台，在计算机的Usb口中安装GPIB数据采集卡，通过GPIB数据采集卡GPIB口与N5230C矢量网络分析仪进行通讯，将N5230C矢量网络分析仪与TE0delta模式测试腔用测试电缆连接。在计算机的硬盘中安装测试软件，软件包括测试模块；测试模块包括命令发送模块、数据处理模块、数据采集模块、数据存储模块、数据输出模块；利用在计算机中的数据采集卡与网络分析仪通讯，实现了TE0delta模式频率和Q因子自动化测量，数据准确可靠，效率高；提高了经济效益和降低了成本，克服了现有技术上存在的不足，并在测试结果上达到了要求。

Description

一种TE0delta模式频率和Q因子自动测试方法
技术领域
本发明涉及电子材料介电性能测试领域，特别涉及一种TE0delta模式频率和Q因子自动测试方法。
背景技术
TE0delta模式测试腔适用于介电常数和损耗角正切值的测试，采用该方法进行介电常数和损耗角正切值测试时需要将测试腔与网络分析仪连接，测试腔放入样品后，通过网络分析仪测试获得频率f1和Q因子，进而计算获得样品的介电常数和损耗角正切值。
现有测试方式存在的问题包括：
1、一般设备生产厂家提供手动软件，不提供测试原始计算公式。该方法受测试腔体设计影响，其频率f1计算方法各不相同，并没有通用的公式可以实现网络分析仪的频率f1自动测试，需要通过各个测试腔生产公司提供的软件手动计算获得频率f1，再手动操作网络分析仪不断调节适用条件来读取频率f1和Q因子。
2、由设备生产厂家提供的手动测试软件不具备通用性，给测试范围扩展升级带来不便。
3、另外，虽然可以通过手动的方法获得测试结果，但测试耗时耗力，同时人为测试误差较大。
综上所述，采用设备生产厂家提供测试手动软件，通过手动的方法测试结果的人为测试误差较大，操作步骤繁琐，且不具备扩展性，因此在测试效率、经济效益上存在不足，或在测试结果上达不到要求。如何解决这个问题就成为了本技术领域的技术人员所要研究和解决的课题。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术的不足，针对TE0delta模式频率f1和Q因子自动测试难题，提出一种通用计算公式，解决TE0delta模式频率f1和Q因子自动测试的核心问题，即可通过计算机安装GPIB数据采集卡，与网络分析仪进行通讯，实现频率f1和Q因子的自动化测量，数据准确可靠、效率高、具备通用性，提高经济效益和降低成本，克服现有技术上存在的不足，并在测试结果上达到要求。
本发明采取的技术方案是：一种TE0delta模式频率和Q因子自动测试方法，其特征在于，所述测试方法以计算机为测试平台，在计算机的Usb口中安装GPIB数据采集卡，通过GPIB数据采集卡GPIB口与N5230C矢量网络分析仪进行通讯，将N5230C矢量网络分析仪与TE0delta模式测试腔用测试电缆连接。
在计算机的硬盘中安装测试软件，该软件包括测试模块；所述测试模块包括命令发送模块、数据处理模块、数据采集模块、数据存储模块、数据输出模块；通过命令发送模块实现对仪表的硬件通讯、设置功能；通过数据采集模块控制仪表实现频率f1和Q因子数据采集功能；通过数据处理模块，实现对采集的数据计算处理功能；通过数据存储模块实现对数据计算存储功能；通过数据输出模块实现显示和打印输出功能。
所述TE0delta模式频率和Q因子自动测试方法包括如下测试步骤：
步骤1、初始化N5230C矢量网络分析仪，设置N5230C矢量网络分析仪测试模式为S21模式，命令发送模块将执行命令数据发送给数据处理模块。
步骤2、把制作好测试样品放入TE0delta模式测试腔；在测试软件输入界面输入样品厚度、直径和估计介电常数值。
步骤3、数据处理模块根据输入样品参数自动计算样品频率f0，并设置频率范围，设置测试最高频率，设置衰减器衰减3dB。
步骤4、数据采集模块采集频率f1和Q因子数据。
步骤5、数据存储模块存储采集获得的频率f1和Q因子数据以及样品参数。
步骤6、数据输出模块将原始数据及测试结果显示在屏幕上，将原始数据及测试结果输出至打印机打印。
步骤7、所述的测量模块依据计算公式计算频率f1和Q因子值，并通过命令发送模块发送至N5230C矢量网络分析仪，N5230C矢量网络分析仪自动读取需要测试的频率f1和Q因子值并显示。
所述测量模块根据以下两个公式来实现频率f1的确定：
Figure BDA0002311142230000021
式中：A——为计算中间值，方便计算用；
D——为样品直径，单位：mm；
h——为样品厚度，单位：mm；
ε——为样品估计介电常数；
a，b——为常数，依据腔体设计调节匹配获得。
f0＝c+d*A1+e*A2+f*A3+g*A4+h*A5--------------------(2)
式中：f0——为计算获得的频率值；
c，d，e，f，g，h——为常数。
本发明所述GPIB数据采集卡采用美国Ni公司生产的Ni-488型usb-GPIB数据采集卡。
本发明所述TE0delta模式测试腔采用荷兰QWED公司10G和40G测试腔体。
本发明的有益效果是：利用在计算机中usb-GPIB数据采集卡与网络分析仪通讯，实现了TE0delta模式频率和Q因子自动化测量，数据准确可靠，效率高；提高了经济效益和降低了成本，克服了现有技术上存在的不足，并在测试结果上达到了要求。
附图说明
图1为本发明硬件结构框图；
图2为本发明软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
每家生产单位的TE0delta模式测试腔体不同，以及不同频率段的腔体也不同，本发明依据公式(1)和公式(2)，对每种腔体至少十个不同直径样品进行测试即可获得一组常数：a，b.c.d.e.f.g.h，一套腔体只需一组值即可实现f0的计算，将所得常数：a，b.c.d.e.f.g.h值输入测试软件，即可进行f0的计算。
当计算获得f0以后，由命令发送模块发送命令至N5230C矢量网络分析仪，N5230C矢量网络分析仪依据命令采集最靠近f0的频率f1和Q因子，即测试结果。
如图1、图2所示，TE0delta模式频率和Q因子自动测试方法以计算机为测试平台，在计算机的Usb口中安装GPIB数据采集卡，通过GPIB数据采集卡GPIB口与N5230C矢量网络分析仪进行通讯，将N5230C矢量网络分析仪与TE0delta模式测试腔用测试电缆连接。
在计算机的硬盘中安装测试软件，该软件包括测试模块；测试模块包括命令发送模块、数据处理模块、数据采集模块、数据存储模块、数据输出模块；通过命令发送模块实现对仪表的硬件通讯、设置功能；通过数据采集模块控制仪表实现频率f1和Q因子数据采集功能；通过数据处理模块，实现对采集的数据计算处理功能；通过数据存储模块实现对数据计算存储功能；通过数据输出模块实现显示和打印输出功能。
TE0delta模式频率和Q因子自动测试方法包括如下测试步骤：
步骤1、初始化N5230C矢量网络分析仪，设置N5230C矢量网络分析仪测试模式为S21模式，命令发送模块将执行命令数据发送给数据处理模块。
步骤2、把制作好测试样品放入TE0delta模式测试腔；在测试软件输入界面输入样品厚度、直径和估计介电常数值。
步骤3、数据处理模块根据输入样品参数自动计算样品频率f0，并设置频率范围，设置测试最高频率，设置衰减器衰减3dB。
步骤4、数据采集模块采集频率f1和Q因子数据。
步骤5、数据存储模块存储采集获得的频率f1和Q因子数据以及样品参数。
步骤6、数据输出模块将原始数据及测试结果显示在屏幕上，将原始数据及测试结果输出至打印机打印。
步骤7、所述的测量模块依据计算公式计算频率f1和Q因子值，并通过命令发送模块发送至N5230C矢量网络分析仪，N5230C矢量网络分析仪自动读取需要测试的频率f1和Q因子值并显示。测量模块根据以下两个公式来实现频率f1的确定：
Figure BDA0002311142230000041
式中：A——为计算中间值，方便计算用；
D——为样品直径，单位：mm；
h——为样品厚度，单位：mm；
ε——为样品估计介电常数；
a，b——为常数，依据腔体设计调节匹配获得。
f0＝c+d*A1+e*A2+f*A3+g*A4+h*A5--------------------(2)
式中：f0——为计算获得的频率值；
c，d，e，f，g，h——为常数。
实施例：本发明在荷兰QWED公司40G测试腔体测试时的应用说明：
依据公式(1)和公式(2)，对荷兰QWED公司40G测试腔体十个不同直径样品：3.2mm，4mm，4.5mm，5mm，5.5mm，6mm，6.5mm，7mm，7.5mm，8mm，厚度2.1mm，介电常数估值为2.2，依据腔体设计调节匹配即可获得常数a，b；将十组数据分别代入公式(1)，根据公式(2)拟合即可获得常数c，d，e，f，g，h的值，将所得常数：a,b.c.d.e.f.g.h输入测试软件，该软件即可进行适用于腔体全范围的频率f1和Q因子自动测试。

Claims (3)

1.一种TE0delta模式频率和Q因子自动测试方法，其特征在于，所述测试方法以计算机为测试平台，在计算机的Usb口中安装GPIB数据采集卡，通过GPIB数据采集卡GPIB口与N5230C矢量网络分析仪进行通讯，将N5230C矢量网络分析仪与TE0delta模式测试腔用测试电缆连接；
在计算机的硬盘中安装测试软件，软件包括测试模块；所述测试模块包括命令发送模块、数据处理模块、数据采集模块、数据存储模块、数据输出模块；通过命令发送模块实现对仪表的硬件通讯、设置功能；通过数据采集模块控制仪表实现频率f1和Q因子数据采集功能；通过数据处理模块，实现对采集的数据计算处理功能；通过数据存储模块实现对数据计算存储功能；通过数据输出模块实现显示和打印输出功能；
所述TE0delta模式频率和Q因子自动测试方法包括如下测试步骤：
步骤1、初始化N5230C矢量网络分析仪，设置N5230C矢量网络分析仪测试模式为S21模式，命令发送模块将执行命令数据发送给数据处理模块；
步骤2、把制作好测试样品放入TE0delta模式测试腔；在测试软件输入界面输入样品厚度、直径和估计介电常数值；
步骤3、数据处理模块根据输入样品参数自动计算样品频率f0，并设置频率范围，设置测试最高频率，设置衰减器衰减3dB；
步骤4、数据采集模块采集频率f1和Q因子数据；
步骤5、数据存储模块存储采集获得的频率f1和Q因子数据以及样品参数；
步骤6、数据输出模块将原始数据及测试结果显示在屏幕上，将原始数据及测试结果输出至打印机打印；
步骤7、所述的测量模块依据计算公式计算频率f1和Q因子值，并通过命令发送模块发送至N5230C矢量网络分析仪，N5230C矢量网络分析仪自动读取需要测试的频率f1和Q因子值并显示；
所述测量模块根据以下两个公式来实现频率f1的确定：
Figure FDA0002311142220000011
式中：A——为计算中间值，方便计算用；
D——为样品直径，单位：mm；
h——为样品厚度，单位：mm；
ε——为样品估计介电常数；
a，b——为常数，依据腔体设计调节匹配获得；
f0＝c+d*A1+e*A2+f*A3+g*A4+h*A5--------------------(2)
式中：f0——为计算获得的频率值；
c，d，e，f，g，h——为常数。
2.如权利要求1所述的一种TE0delta模式频率和Q因子自动测试方法，其特征在于，所述GPIB数据采集卡采用美国Ni公司生产的Ni-488型usb-GPIB数据采集卡。
3.如权利要求1所述的一种TE0delta模式频率和Q因子自动测试方法，其特征在于，所述TE0delta模式测试腔采用荷兰QWED公司10G和40G测试腔体。
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