CN118265906A - 使用了开放式谐振器的介电特性测定方法及介电特性测定系统 - Google Patents

使用了开放式谐振器的介电特性测定方法及介电特性测定系统 Download PDF

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CN118265906A CN202280076683.1A CN202280076683A CN118265906A CN 118265906 A CN118265906 A CN 118265906A CN 202280076683 A CN202280076683 A CN 202280076683A CN 118265906 A CN118265906 A CN 118265906A
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Abstract

本发明的介电特性测定方法，在向开放式谐振器装配测定介电特性的试料并调整该试料的位置的步骤中，包括：第一次的测定步骤，通过以第一测定点的个数扫描规定的扫描频率范围而进行第一次的谐振测定；以及第二次以后的测定步骤，包含接续第一次的谐振测定之后的多次的谐振测定，在该多次的谐振测定中的各次测定中，以比第一测定点的个数少的第二测定点的个数扫描基于之前刚进行的谐振测定而设定的扫描频率范围，其中，多次的谐振测定中的第二次的谐振测定的扫描频率范围是基于第一次的谐振测定来设定的。

Description

使用了开放式谐振器的介电特性测定方法及介电特性测定 系统
技术领域
本发明涉及使用了适合于电介质的介电特性(相对复介电常数的实数部(相对介电常数ε’)及介电正切(tanδ))的测定的开放式谐振器的介电特性的测定方法及介电特性测定系统。
背景技术
在车载雷达、光通信、高速数字设备等应用领域中，使用毫米波带的频率，而雷达的位置分辨率的提高、光通信中的通信速度的上升、数字设备中的处理的高速化是必须的课题，可设想到所使用的毫米波的频率将进一步提高。在现状下，75-80GHz频带、50GHz频带、40GHz频带分别是最尖端设备的使用频带，但是今后可设想到超过100GHz的频率。而且，在第五代通信网(5G)之后到来的第六代通信网(6G)中，正在进行设想使用至330GHz频带的探讨。伴随于此，在这些设备使用的材料的特性测定中，也需要使用更高频进行测定。在材料特性之中，伴随着高频化的毫米波的能量损失成为较大的问题，因此材料的介电特性的测定成为必须的课题。
在毫米波频带下的介电特性的测定中，其能量损失的降低是尤为重要的开发课题，因此介电正切(损失角，tanδ)的测定至关重要，以往，使用了谐振器的测定为主流。分体圆柱谐振器是其代表性的装置，使用于60GHz左右为止的低损失材料的介电正切的测定。然而，使用分体圆柱谐振器难以准确地测定比这更高频率下的介电特性，在比这更高的频率下，适合使用开放式谐振器(法布里-珀罗(Fabry-Perot)谐振器)(非专利文献1)。
在法布里-珀罗谐振器中，将加工成膜状的资料插入谐振器内，在测定中多使用网络分析器。将网络分析器连接于谐振器，得到将横轴设为频率并将纵轴设为透过信号强度(透过系数)的坐标图，得到谐振特性。在此，“谐振特性”是指谐振的中心频率(谐振频率)和Q值(在本说明书中，采用中心频率与3dB带宽之比)。通常根据有试料和没有试料时的谐振特性来计算或者通过模拟来求出试料的相对介电常数和介电正切。
在先技术文献
非专利文献
非专利文献1：A.L.CULLEN and P.K.YU,The accurate measurement ofpermittivity by means of open resonator,Proc.R.Soc.Lond.A.325,493-509(1971)
发明内容
提供一种使用了能够高精度地进行测定介电特性的试料的对位的开放式谐振器的介电特性测定方法及介电特性测定系统。
本公开的介电特性测定方法是使用开放式谐振器，为了测定试料的介电特性而调整所述试料的位置的方法。介电特性测定方法包括：在所述开放式谐振器未装配所述试料的状态下，取得第一谐振特性的步骤；向所述开放式谐振器装配所述试料，调整所述试料的位置的步骤；在调整了所述试料的位置的状态下，取得第二谐振特性的步骤；以及基于所述第一谐振特性及所述第二谐振特性，算出所述试料的介电特性的步骤。调整所述试料的位置的步骤包括：第一次的测定步骤，通过以第一测定点的个数扫描规定的扫描频率范围而进行第一次的谐振测定的；以及第二次以后的测定步骤，包含接续所述第一次的谐振测定之后的多次的谐振测定，在所述多次的谐振测定的各次测定中，以比所述第一测定点的个数少的第二测定点的个数扫描基于之前刚进行的谐振测定而设定的扫描频率范围，其中，所述多次的谐振测定中的第二次的谐振测定的扫描频率范围是基于所述第一次的谐振测定来设定的。
本公开的介电特性测定系统具备：开放式谐振器，其具有用于装配测定介电特性的试料的试料台、信号注入部、以及信号检测部；网络分析器，其向所述信号注入部发送信号，并接收来自所述信号检测部的信号，由此进行谐振测定；控制器，其控制所述网络分析器。所述控制器在调整所述试料台上装配的所述试料的位置的步骤中，如下控制所述网络分析器：通过以第一测定点的个数扫描规定的扫描频率范围而进行第一次的谐振测定；以比所述第一测定点的个数少的第二测定点的个数扫描基于之前刚进行的谐振测定而设定的扫描频率范围，由此进行接续所述第一次的谐振测定之后的多次的谐振测定中的各次测定，其中，所述多次的谐振测定中的第二次的谐振测定的扫描频率范围是基于所述第一次的谐振测定来设定的。
根据使用了本公开的开放式谐振器的介电特性测定方法及介电特性测定系统，即使是不熟练的作业者也能够高精度地进行测定介电特性的试料的对位。
附图说明
图1是实施方式1的法布里-珀罗谐振器的示意图。
图2是使用了实施方式1的法布里-珀罗谐振器的介电特性测定系统的框图。
图3A是说明法布里-珀罗谐振器中的试料的位置调整的示意图(位置调整前)。
图3B是说明法布里-珀罗谐振器中的试料的位置调整的示意图(位置调整完成时)。
图4A是表示法布里-珀罗谐振器中的从不存在试料时的谐振频率向存在试料时的谐振频率的移动的图。
图4B是表示法布里-珀罗谐振器中的从不存在试料时的谐振频率向存在试料时的谐振频率的移动的图(分辨率过大)。
图4C是表示法布里-珀罗谐振器中的从不存在试料时的谐振频率向存在试料时的谐振频率的移动的图(分辨率过小)。
图5是表示在实施方式1的法布里-珀罗谐振器中，减少了测定点的个数时的相对于频率的透过系数的测定结果的图。
图6是表示实施方式1的法布里-珀罗谐振器中的试料的位置调整的方法的流程图。
图7A是表示支持对实施方式1的法布里-珀罗谐振器中的试料进行位置调整的时间与谐振频率(初期)的关系的图。
图7B是表示支持对实施方式1的法布里-珀罗谐振器中的试料进行位置调整的时间与谐振频率(自动定标)的关系的图。
图7C是表示支持对实施方式1的法布里-珀罗谐振器中的试料进行位置调整的时间与谐振频率(下限值)的关系的图。
图8是表示超出必要地扩大表示频率的纵轴的刻度时的时间与谐振频率的关系的图。
具体实施方式
(实施方式1)
图1是实施方式1的法布里-珀罗谐振器110的示意图。如图1所示，法布里-珀罗谐振器110具有固定台10、第一球面反射镜11、第二球面反射镜12、试料台20、测微计22及覆盖物30。法布里-珀罗谐振器110是开放式谐振器的一例。在以下的说明中，使用图示的XYZ坐标系进行说明，X方向对应于上下方向，Y方向对应于前后方向，Z方向对应于左右方向。
如图1所示，相互相对的第一球面反射镜11与第二球面反射镜12隔开规定的距离D0而配置于固定台10。在第一球面反射镜11及第二球面反射镜12的中心分别形成有第一波导管15及第二波导管16。在第一波导管15及第二波导管16的球面侧的前端开口部形成有具有用于形成得到所希望的谐振特性的耦合状态的微小的直径的耦合孔。第一球面反射镜11的第一波导管15是被输入用于测定试料的介电特性的测定信号的信号注入部，第二球面反射镜12的第二波导管16是输出检测信号的信号检测部。
试料台20具有贯穿孔21，配置在相互相对的第一球面反射镜11与第二球面反射镜12之间。试料台20是用于安装作为介电特性的测定对象的试料25的支架。试料25以覆盖贯穿孔21的方式安装。安装有对安装于试料台20的试料25的左右方向(Z方向)的位置进行调整用的测微计22。测微计22是通过相对于固定台10(即，第一球面反射镜11及第二球面反射镜12)调整试料台20的Z方向的位置而能够调整安装于试料台20的试料25的位置的位置调整机构。
图2是使用了法布里-珀罗谐振器110的介电特性测定系统100的框图。如图2所示，介电特性测定系统100具有法布里-珀罗谐振器110、网络分析器120及控制器130，控制器130具备监视器(未图示)。
网络分析器120输出毫米波信号，并输入到作为法布里-珀罗谐振器110的信号注入部的第一波导管15。而且，网络分析器120从作为法布里-珀罗谐振器110的信号检测部的第二波导管16检测从第一波导管15输入且透过了法布里-珀罗谐振器110的毫米波信号。并且，网络分析器120根据输出的毫米波信号和透过法布里-珀罗谐振器110而检测的毫米波信号，在显示部显示将横轴设为频率，将纵轴设为透过衰减量(透过系数)的波形(坐标图)。
(介电特性的测定)
基于法布里-珀罗谐振器110的介电特性的测定的工序(步骤)如下所述。
1)将法布里-珀罗谐振器110、网络分析器120及控制器130通过线缆连接。
2)在未装配试料的状态(无试料)下，在测定的谐振频率下，测定谐振特性(第一谐振特性)，根据谐振波形的带宽来求出Q值Qempty。
3)测定在测定的频率下的谐振及其前后的谐振合计5个的谐振，根据5个谐振频率，通过计算求出球面反射镜间的距离D0。
4)将法布里-珀罗谐振器110的覆盖物30拆下而将试料25装配于试料台20之后，利用覆盖物30覆盖第一球面反射镜11与第二球面反射镜12之间的空间。
5)操作测微计22，进行试料25的位置调整(使试料25的位置对合于谐振频率表现出最小值的位置)。
6)在进行了试料25的位置调整的状态(有试料)下，在测定的谐振频率下，测定谐振特性(第二谐振特性)，求出由于试料25的插入而移动了的谐振的中心频率(谐振频率Fsample)和Q值Qsample。
7)根据试料25的厚度t、距离D0、未装配试料的状态的Q值Qempty、装配有试料的状态的谐振频率Fsample、装配有试料的状态的Q值Qsample，通过计算求出试料的相对介电常数ε’和介电正切tanδ。
在对于同一试料25以多个频率测定介电特性时，在上述步骤1)之后，以测定对象的全部的频率进行上述步骤2)及3)，接下来进行了上述步骤4)及5)之后，以测定对象的全部的频率进行上述步骤6)及7)。
在上述步骤5)中，以谐振频率成为最小值的方式调整试料25的左右方向(Z方向)的位置。在法布里-珀罗谐振器的介电特性的测定中，需要以试料25的Z方向的中心与基于谐振的驻波的电场最强的位置，即谐振中央的波腹(振幅)的中心一致的方式进行对位。此时，谐振频率受到试料25的影响最大，因此最大地向低频侧移动。为了准确地测定介电特性，需要以谐振频率成为最低的方式调整试料25的位置。由于按照各试料25而厚度不同，因此需要在谐振特性的测定前进行对位。图3A是说明试料25的位置与谐振中央的波腹(振幅)的中心不一致的状态的示意图，图3B是说明试料25的位置与谐振中央的波腹(振幅)的中心一致的状态的示意图。
如上所述，在上述步骤5)中，通过谐振频率是否成为最小值来判断试料25的位置调整是否完成。如果将试料25的相对介电常数设为ε’，将厚度设为t，则可知从试料25不存在时的谐振频率向试料25存在时的谐振频率的移动量大致与(√(ε’)-1)×t成比例。例如，在作为典型的试料的、相对介电常数ε’为3.5，厚度t为50μm的聚酰亚胺的情况下，相对于试料25不存在时的谐振频率100GHz，试料25被调整为适当的位置时的谐振频率降低100MHz(0.1GHz)左右(参照图4A)。即，此时的谐振频率的移动量为100MHz左右。为了以谐振频率成为最小值的方式调整试料25的位置，需要通过介电特性测定系统100扫描频率进行谐振测定，一边确认谐振频率一边调整(移动)试料25的位置。
另外，为了高精度地看清谐振频率的最小值，需要减小表示谐振的波形(谐振波形)的横轴显示的频率的扫描频率幅度而扩大横轴，但是如果过度扩大横轴，则表示谐振的波形将溢出显示画面，无法判断谐振频率的最小值(参照图4B)。反之，如果增大扫描频率幅度而过度缩小横轴，则分辨率变得过小，难以高精度地判断谐振频率的最小值(参照图4C)。
如果无法调整到谐振频率最低处，则由于试料位置未被调整为适当的位置，在上述步骤7)中求出的相对介电常数等的值也会产生误差。根据市场要求，相对介电常数的误差的容许范围为1％左右，要求伴随试料25的位置调整的测定误差抑制在0.1％以下。例如，在上述的例子中，谐振频率的移动量为100MHz左右的情况下，用于判断试料25的位置调整的谐振频率的测定需要以0.1MHz以下的精度进行。
如上述说明那样，将横轴设为频率而显示谐振波形，并且为了以谐振频率成为最小的方式调整试料25的位置，需要多次变更网络分析器120的频率设定(中心频率和扫描频率幅度的设定)，对于作业者来说成为非常困难且花费时间的作业。在实施方式1中，为了能够确认伴随试料25的位置调整的谐振频率的时序变化而在监视器显示将横轴设为时间，将纵轴设为频率的坐标图。控制器自动地进行网络分析器的频率设定，使得追随由于作业者对试料25的位置调整而始终移动的谐振频率而测定的谐振频率始终进入扫描频率的范围内。
在使用了实施方式1的介电特性测定系统100的谐振测定中，作业者一边观察监视器上显示的坐标图的谐振频率的推移一边操作测微计22而进行试料25的位置调整，因此希望使对应于试料25的位置而测定到的谐振频率尽可能快地反映到坐标图中。在介电特性测定系统100中，为了使对应于试料25的位置调整而测定到的谐振频率实时地(即，将与试料25的位置的移动相伴的谐振频率的测定以比试料25的位置的移动所需的时间充分短的时间)反映，大幅减少测定点的设定个数(数据点数)，使一次扫描所需的时间(扫描时间)小于0.05秒。
在图5所示的例子中，为了使扫描时间小于0.05秒，以一次扫描的扫描频率幅度中的测定点的个数成为20个点(第二测定点的个数的一例)的方式设定测定的频率间隔。如果减少测定点的个数，则通常表现出测定的频率间隔增大，频率的分辨率下降，谐振频率的测定精度变差的倾向。在介电特性测定系统100中，将下次的谐振测定的扫描频率幅度设定为之前刚进行的谐振测定(上次的谐振测定)中的谐振波形的3dB带宽BW3dB(与谐振频率所对应的透过系数的峰值之差为3dB的频率的幅度)的2倍，对于该设定的扫描频率幅度，将测定点的个数设定为20个点，由此确保充分的频率分辨率，并使扫描时间小于0.05秒而实时地进行谐振测定。通过这样的扫描频率幅度与测定点的个数的组合，即使谐振频率伴随着试料25的位置调整而移动，测定的谐振频率也不会溢出扫描频率范围，并且能够以充分的频率分辨率进行谐振频率的测定。
网络分析器的频率设定基于在上次的谐振测定中测定的谐振波形，通过控制器自动地设定。具体而言，关于网络分析器的频率设定中的中心频率，将在上次的谐振测定中测定的谐振频率设定为下次的谐振测定中的中心频率，关于扫描频率幅度，将在上次的谐振测定中测定的谐振波形的3dB带宽BW3dB的2倍设定为下次的扫描频率幅度。通过设定中心频率和扫描频率幅度来决定下次的谐振测定中的扫描频率范围。这样，如果自动地进行网络分析器的频率设定，将扫描频率幅度中的测定点的个数设为20个点，则即使实时地调整试料25的位置，伴随着该调整而变化的谐振频率也不会溢出扫描频率范围，并且能够以必要的精度(在实施方式1的例子中为0.1MHz以下)进行谐振频率的测定。
接下来，具体说明使用了介电特性测定系统100的介电特性测定中的试料的位置调整方法。图6是表示使用了介电特性测定系统100的介电特性测定中的试料的位置调整方法的流程图。
在法布里-珀罗谐振器110的试料台20装配有试料25的状态下，作业者操作控制器而进行网络分析器120的频率设定(中心频率Fc和扫描频率幅度Fspan的设定)。例如，试料25不存在时(空状态)的谐振频率为100GHz，试料25为聚酰亚胺(厚度t：50μm)的情况下，将中心频率Fc设定为99.9GHz，将扫描频率幅度Fspan设定为200MHz(99.8～100GHz)。而且，将对于扫描频率幅度的频率间隔设定为0.5MHz，将测定点的个数DP设为401个点(第一测定点的个数的一例)。在第一次的谐振测定中，需要用于设定第二次的谐振测定用的扫描频率幅度的数据，因此将第一次的谐振测定中的第一次的扫描频率幅度设定为比较宽的200MHz，将测定点的个数DP设定为比较多的401个点。使用该设定，进行与所装配的试料25的位置相对应的谐振频率测定(第一次的谐振测定)(S1)。在第一次的谐振测定中，测定点的个数DP较多，为401个点，因此需要1秒以上的扫描时间。
接下来，基于通过第一次的谐振测定得到的谐振波形进行在第二次的谐振测定中使用的网络分析器120的频率设定(S2)。具体而言，将通过第一次的谐振测定而测定的谐振频率Fres设定为中心频率Fc，将通过第一次的谐振测定得到的谐振波形的3dB带宽BW3dB的2倍设定为第二次的谐振测定的扫描频率幅度Fspan(S2)。
通过步骤S2进行频率设定后，以该设定的频率设定进行第二次的谐振测定。第二次的谐振测定作为第二次以后的谐振测定(S3)进行，在第二次以后的谐振测定中，为了使一次扫描所需的时间小于0.05秒，以测定点的个数DP成为20个点的方式设定对于扫描频率幅度的频率间隔。第二次以后的谐振测定中的测定点的个数DP设定为20个点，是第一次的谐振测定中的测定点的个数DP的401个点的二十分之一以下。
当开始步骤S3的第二次以后的谐振测定时，控制器130监视是否被输入了测定结束的指示(S4)。在未被输入测定结束的指示的情况下(S4为“否”)，控制器130在步骤S3的第二次以后的谐振测定中，基于通过上次的谐振测定得到的谐振波形，进行用于下次的谐振测定的频率设定(S5)。具体而言，将通过上次的谐振测定而测定的谐振频率Fres设定为中心频率Fc，将通过上次的谐振测定得到的谐振波形的3dB带宽BW3dB的2倍设定为下次的谐振测定中的扫描频率幅度Fspan(S5)。
通过步骤S5进行用于下次的谐振测定的频率设定后，返回步骤S3，再次进行第二次以后的谐振测定。在步骤S5中基于第二次的谐振测定进行了用于第三次的谐振测定的频率设定的情况下，接下来的步骤S3中的第二次以后的谐振测定成为第三次的谐振测定。当在步骤S4中被输入测定结束的指示时(S4为“是”)，控制器130结束谐振测定。即，在在步骤S4中被输入测定结束的指示之前，控制器130基于通过上次的谐振测定得到的谐振波形进行用于下次的谐振测定的频率设定，每次更新频率设定，反复进行谐振测定(多次的谐振测定)。需要说明的是，第二次以后的谐振测定中的测定点的个数DP为20个点，第二次以后的每次的谐振测定以小于0.05秒进行。
当开始步骤S3的第二次以后的谐振测定时，如图7A所示，控制器130将横轴设为时间，将纵轴设为谐振频率(通过第二次以后的谐振测定而测定的谐振频率)而使监视器显示坐标图(S6)。如上所述，在空状态的谐振频率为100GHz，试料25为聚酰亚胺(厚度t：50μm)的情况下，谐振频率的移动量为100MHz左右，试料25的位置调整中的谐振频率在该范围内测定，因此最初将纵轴的频率的幅度设定为例如100MHz左右(初期设定)。
此时，如图7A～图7C所示，横轴的时间为10秒钟。即，将最近的10秒钟测定的谐振频率的推移显示于坐标图。而且，纵轴所示的频率的范围是自动定标设定的，即以最近的10秒钟测定的谐振频率的范围(最小值至最大值的范围)对应于坐标图的纵轴的显示范围的方式自动地更新纵轴的频率的刻度。例如，最近的10秒钟测定的谐振频率的变动幅度为比10MHz稍小的9MHz时，如图7B所示，根据测定的频率的值，坐标图的纵轴的频率的幅度自动地变化为10MHz。
接下来，控制器130判定最近的规定的时间内测定的谐振频率的变动幅度是否进入规定范围(第一规定值内)(S7)。即，判定最近的10秒钟测定的谐振频率的最大值与最小值之差(变动幅度)是否进入规定范围。在该变动幅度未进入规定范围的情况下(S7为“否”)，返回步骤S6，控制器130继续显示纵轴的频率刻度为自动定标设定的坐标图。例如，在空状态的谐振频率为100GHz，试料25为聚酰亚胺(厚度t：50μm)的情况下，由于谐振频率的移动量为100MHz左右，因此第一规定值设定为作为其1％的1MHz(参照图7C)。
在步骤S3中测定的谐振频率的最近的10秒钟内的变动幅度为规定范围以下的情况下(S7为“是”)，如图7C所示，控制器130将显示的坐标图的纵轴所示的频率的幅度(刻度)固定为第一规定值(下限值)，并将调整目标范围显示于坐标图(S8)。调整目标范围是测定的谐振频率的最小值至第二规定值的范围。如上所述，例如，在空状态的谐振频率为100GHz，试料25为聚酰亚胺(厚度t：50μm)的情况下，由于谐振频率的移动量为100MHz左右，因此第二规定值设定成作为其0.1％的0.1MHz(参照图7C)。
当步骤S2的第二次以后的谐振测定开始时，作业者确认图7A～图7C所示的坐标图，并操作测微计进行试料25的位置调整，使得坐标图显示的谐振频率成为最小的方式。特别是在步骤S8中显示图7C所示的坐标图时，以使得谐振频率进入坐标图显示的调整目标范围的方式对试料25的位置进行调整，能够通过确认谐振频率进入了调整目标范围，来判断位置调整作业的完成。坐标图的显示持续至被输入测定结束的指示为止(S9为“否”)，当位置调整作业完成，被输入测定结束的指示时(S9为“是”)，结束谐振测定并终止坐标图显示的更新。
如图7C所示，控制器130使监视器显示将横轴设为时间，将纵轴设为频率的坐标图。如图7A所示的坐标图至图7C所示的坐标图那样，将纵轴所示的频率的范围从100MHz减小为1MHz左右而扩大纵轴是因为，在以0.1MHz左右的精度对移动100MHz左右的谐振频率进行调整的情况下，纵轴显示的频率的范围仍为100MHz的话，很难以充分的精度调整试料25的位置。
在步骤S7中，如图7C所示，坐标图的纵轴所示的频率的幅度为1MHz，不需要减小为所需谐振频率的精度以上(扩大纵轴)。即，关于频率的幅度，设定下限值。在实施方式1的情况下，相对于100MHz左右的谐振频率的移动量的下限值为1MHz，设定为相对于移动量1％左右的值。图8是超出必要地扩大纵轴，将纵轴的频率的幅度设定为0.1MHz的例子。如图8所示，如果超出必要地扩大纵轴，则伴随于试料25的位置的微小变化的谐振频率的变动被过大地显示，反而，难于判断试料25的位置调整是否完成。因此，在实施方式1中，如图7C所示，将1MHz设定作为图6的步骤S8中的显示谐振频率的测定结果的坐标图的纵轴所示的频率的幅度的下限值。
如上所述，介电特性测定系统100为了进行试料25的位置调整，将通过上次的谐振测定得到的谐振频率设定为下次的谐振测定的中心频率，将通过上次的谐振测定得到的谐振特性的3dB带宽BW3dB的2倍设定为下次的谐振测定的扫描频率幅度来确定扫描频率范围，由此反复进行谐振测定(第二次以后的谐振测定)。在第二次以后的谐振测定中，对于扫描频率幅度的测定点的个数设定为20个点，第二次以后的谐振测定分别以小于0.05秒的扫描时间进行。
如果减少测定点的个数，则扫描速度变快而至下次的谐振测定为止的时间缩短，反复进行的谐振测定的更新速度变快(实时性提高)，并且谐振频率进入在反复进行的谐振测定中设定的扫描频率范围这样的追随性提高，另一方面，测定的频率间隔变大，频率的分辨率降低。又，如果缩窄扫描频率幅度，则测定的频率间隔变小，频率的分辨率提高，另一方面，追随性变差。即，为了高精度地进行试料25的位置调整，需要满足实时性、频率的分辨率及追随性这三个条件，为此，扫描频率幅度与对于该扫描频率幅度的测定点的个数的组合变得重要。
介电特性测定系统100对于3dB带宽BW3dB的2倍的扫描频率幅度设定20个点的测定点，由此，在反复进行的谐振测定中，确保上述的三个条件。即，通过对3dB带宽BW3dB的2倍扫描频率幅度设定20个点的测定点，能够以可得到充分的频率的分辨率的频率间隔进行谐振测定，一次扫描以小于0.05秒进行，充分地加快更新速度，因此作业者能够以实时的感觉进行位置调整作业，能够使得随着试料25的位置的移动而变化的谐振频率不会溢出扫描频率范围而进行谐振测定。这样，发现了通过设定为了试料25的位置调整而反复进行的谐振测定涉及的参数(测定点的个数和扫描频率幅度)，能够满足上述的三个条件的情况。
在上述的例子中，在第二次以后的谐振测定中，为了使扫描时间小于0.05秒，将测定点的个数设定为20个点，并将扫描频率幅度设定为通过上次的谐振测定而测定的谐振波形的3dB带宽的2倍，但是测定点的个数及扫描频率幅度并不限定于这些值。扫描时间只要是能实时地进行试料25的位置调整的时间即可。在此，实时是指作业者观察监视器的显示，基于该显示来操作测微计22使试料25的位置移动的情况下，伴随着该位置的移动而更新监视器的显示的时间充分短于作业者用手操作测微计22进行试料25的位置的调整并通过监视器的显示来观察其结果所需的时间。因此，可以根据基于测微计22的操作的试料25的位置的移动速度，例如以使得扫描时间为0.2秒以下(优选为0.1秒以下)的方式设定测定点的个数。又，只要伴随着试料25的位置调整而变化的谐振频率不会溢出从扫描频率幅度的范围，则扫描频率幅度可以在3dB带宽的1～10倍的范围(规定带宽)内设定。这样，可根据进行介电特性测定的试料25的特性、基于测微计22的操作的试料25的位置的移动速度，来变更测定点的个数与扫描频率幅度的组合。
产业上的可利用性
使用了本发明的开放式谐振器的介电特性的测定方法及介电特性测定系统适合于高精度地测定高频带域的电介质的介电特性。
符号说明
10 固定台
11 第一球面反射镜
12 第二球面反射镜
15 第一波导管
16 第二波导管
20 试料台
21 贯穿孔
22 测微计
25 试料
30 覆盖物
100 介电特性测定系统
110法布里-珀罗谐振器
120 网络分析器
130 控制器
BW3dB 3dB带宽
D0 距离
DP 测定点的个数
Fc 中心频率
Fres 谐振频率
Fspan 扫描频率幅

Claims (8)

1.一种介电特性测定方法，其使用开放式谐振器，为了测定试料的介电特性而调整所述试料的位置，其包括：
在所述开放式谐振器未装配所述试料的状态下，取得第一谐振特性的步骤；
向所述开放式谐振器装配所述试料，调整所述试料的位置的步骤；
在调整了所述试料的位置的状态下，取得第二谐振特性的步骤；以及
基于所述第一谐振特性及所述第二谐振特性，算出所述试料的介电特性的步骤，
调整所述试料的位置的步骤包括：
第一次的测定步骤，通过以第一测定点的个数扫描规定的扫描频率范围而进行第一次的谐振测定；以及
第二次以后的测定步骤，其包含接续所述第一次的谐振测定之后的多次的谐振测定，在所述多次的谐振测定的各次测定中，以比所述第一测定点的个数少的第二测定点的个数扫描基于之前刚进行的谐振测定而设定的扫描频率范围，其中，所述多次的谐振测定中的第二次的谐振测定的扫描频率范围是基于所述第一次的谐振测定来设定的。
2.根据权利要求1所述的介电特性测定方法，其中，
调整所述试料的位置的步骤，包括：
显示时间与在所述第二次以后的测定步骤中测定的谐振频率的关系的显示步骤。
3.根据权利要求2所述的介电特性测定方法，其中，
在所述显示步骤中，显示最新的、规定的时间与在所述第二次以后的测定步骤中测定的所述谐振频率的关系。
4.根据权利要求2所述的介电特性测定方法，其中，
在所述显示步骤中，表示在所述第二次以后的测定步骤中测定的所述谐振频率的轴上的频率的幅度具有规定的下限值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的介电特性测定方法，其中，
与所述多次的谐振测定分别对应的扫描频率范围是基于在所述之前刚进行的谐振测定中测定的谐振波形的谐振频率和规定的带宽来设定的。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的介电特性测定方法，其中，
所述多次的谐振测定分别所需的时间为0.2秒以下。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的介电特性测定方法，其中，
所述第二测定点的个数为所述第一测定点的个数的二十分之一以下。
8.一种介电特性测定系统，其具备：
开放式谐振器，其具有用于装配测定介电特性的试料的试料台、信号注入部、以及信号检测部；
网络分析器，其向所述信号注入部发送信号，并接收来自所述信号检测部的信号，由此进行谐振测定；以及
控制器，其控制所述网络分析器，
所述控制器在调整所述试料台上装配的所述试料的位置的步骤中，如下控制所述网络分析器：
通过以第一测定点的个数扫描规定的扫描频率范围而进行第一次的谐振测定；
以比所述第一测定点的个数少的第二测定点的个数扫描基于之前刚进行的谐振测定而设定的扫描频率范围，由此进行接续所述第一次的谐振测定之后的多次的谐振测定中的各次测定，其中，所述多次的谐振测定中的第二次的谐振测定的扫描频率范围是基于所述第一次的谐振测定来设定的。
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