CN206670811U - 微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置及测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置及测试系统，涉及微波测试技术领域。所述测试装置包括水槽，所述水槽内设置有谐振腔支架和设置于所述谐振腔支架上方的谐振腔，所述谐振腔内设置有用于放置被测样品的介质支撑柱，所述谐振腔内设置有用于测量被测样品温度的测温装置。本实用新型既能够确保被测微波介质陶瓷的频率温度系数的准确性，又能降低其成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及微波测试技术领域，具体涉及一种微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置及测试系统。
背景技术
近年来，航空航天、通信和信息技术等高科技领域对射频微波元器件的要求越来越高，使得射频微波材料在这些领域也越来越重要。表征微波介质材料的三个关键参数分别为：相对介电常数、介质损耗角正切(Q值)和频率温度系数(τf)。
其中，在对微波介质材料进行频率温度系数测试时，需要使用特定的测试夹具，先在第一个温度T1下测试被测样品的某一特征谐振频率f01(如TE01δ模)，再设法使被测样品升温到第二个温度T2，测得该温度下被测样品对应的特征谐振频率f02，然后按照如下公式计算频率温度系数：
通过对国内外相关测试装置进行调研，目前测量微波介质陶瓷材料的频率温度系数主要有两种测试系统：
第一种频率温度系数测试系统主要基于平行板谐振腔技术，由高低温箱1’、特制的平行板谐振腔测试夹具2’、网络分析仪5’及测试电缆4’等组成，其测试系统框图如图1所示。该测试系统在测试时将被测样品3’加载到测试夹具2’上，再将测试夹具2’放入高低温箱1’中，通过控制高低温箱1’内的温度以测试被测样品3’在不同温度下对应的谐振频率。由于该系统需要使用高低温箱，导致测试系统的成本偏高。
第二种频率温度系数测试系统主要基于封闭金属谐振腔技术，由高低温箱1”、特制的封闭圆柱体谐振腔测试夹具2”、网络分析仪5”及测试电缆4”等组成，其测试系统框图如图2所示。该测试系统中除了使用高低温箱1”导致测试系统的成本偏高外，由于测试夹具2”为封闭式测试夹具，在测试被测样品在某一温度下的特征谐振频率时，由于高低温箱1”内的温度不均匀，高低温箱1”内的温度达到一定值后需要保温很长时间后才能均匀地传递到被测样品3”，之后网络分析仪才能进行测量被测样品3”在该温度下的特征谐振频率，使得测试效率低，并且网络分析仪5”所记录的温度实际上是高低温箱1”内的温度，这与被测样品3”的实际温度存在的偏差较大，由此计算得出的被测样品的频率温度系数也会存在较大的误差。
实用新型内容
本实用新型提供一种既能够确保被测微波介质陶瓷的频率温度系数的准确性，又能降低其成本的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置及测试系统。
为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：
一种微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置，所述测试装置包括水槽，所述水槽内设置有谐振腔支架和设置于所述谐振腔支架上方的谐振腔，所述谐振腔内设置有用于放置被测样品的介质支撑柱，所述谐振腔内设置有用于测量被测样品温度的测温装置。
进一步的，所述测温装置为温度计，所述温度计的一端设置在所述谐振腔内，另一端伸出所述谐振腔。
进一步的，所述温度计为玻璃管温度计、气体温度计或压力式温度计。
进一步的，所述谐振腔包括谐振腔主体和设置于所述谐振腔主体上方的谐振腔上盖，所述温度计安装在所述谐振腔上盖的中心位置，并采用密封胶密封。
进一步的，所述谐振腔上盖与谐振腔主体之间通过螺纹连接或紧密配合再辅以螺丝固定。
进一步的，所述谐振腔两侧与水槽之间设置有一对通过所述谐振腔轴心的同轴线缆套管。
进一步的，所述谐振腔的材质为铜或铝，所述谐振腔内部进行表面抛光以及镀金或镀银处理。
进一步的，所述谐振腔的外部进行镀金或镀铬。
进一步的，所述温度计的测试温度范围为0～100℃。
一种微波介质陶瓷的频率温度系数的测试系统，包括上述微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置、用于测量分析被测样品的网络参数的网络分析仪和用于加热所述水槽内的水的加热装置，所述谐振腔与网络分析仪之间通过同轴线缆连接。
本实用新型具有以下有益效果：
与现有技术相比，本实用新型的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置及测试系统将谐振腔放置在盛水的水槽中，通过加热装置将水槽中的水加热，使谐振腔内的被测样品能够处在不同的温度状态下，并通过网络分析仪测量该被测样品在不同温度下的特征谐振频率，最后计算出该被测样品的频率温度系数。本实用新型的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置无需使用高低温箱，而是采用水浴对谐振腔进行加热，使得谐振腔内的温度变化更为均匀快速，并且测试装置的成本大幅降低；此外，本实用新型采用测温装置直接测量谐振腔内被测样品的温度变化，相对于利用热电偶测量高低温箱内的温度来间接表征被测样品的温度变化，能够更接近被测样品的实际温度，进而能够保证最终计算得到的被测样品的频率温度系数的准确性。
附图说明
图1为现有技术中第一种频率温度系数测试系统的系统框图；
图2为现有技术中第二种频率温度系数测试系统的系统框图；
图3为本实用新型的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置的剖视图；
图4为图3所示的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置的侧面半剖视图；
图5为图3所示的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置的俯视图；
图6为本实用新型的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
一方面，本实用新型提供一种微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置，如图3至图6所示，该测试装置包括水槽1，水槽1内设置有谐振腔支架5和设置于谐振腔支架5上方的谐振腔6，谐振腔6内设置有用于放置被测样品2的介质支撑柱3，谐振腔6内设置有用于测量被测样品2温度的测温装置7。
本实用新型的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置将谐振腔放置在盛水的水槽中，通过加热装置将水槽中的水加热，使谐振腔内的被测样品能够处在不同的温度状态下，并通过网络分析仪测量该被测样品在不同温度下的特征谐振频率，最后计算出该被测样品的频率温度系数。本实用新型的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置无需使用高低温箱，而是采用水浴对谐振腔进行加热，使得谐振腔内的温度变化更为均匀快速，并且测试装置的成本大幅降低；此外，本实用新型的测试装置采用测温装置直接测量谐振腔内被测样品的温度变化，相对于利用热电偶测量高低温箱内的温度来间接表征被测样品的温度变化，能够更接近被测样品的实际温度，进而能够保证最终计算得到的被测样品的频率温度系数的准确性。
本实用新型中的介质支撑柱3由聚四氟乙烯、石英或其他低介电常数、低损耗的介质材料制作，在对被测样品2起到固定支撑作用的前提下，其横截面尺寸小于被测样品2的横截面尺寸的1/5，高度以被测样品2在谐振腔8的中间位置为准，确保被测样品2的各性能参数的测量的准确性。
进一步的，测温装置7优选为温度计，温度计的一端设置在谐振腔6内，另一端设置在水槽1的外部。本实用新型通过将温度计的测量温度的一端设置在谐振腔6内，能够准确的直接判断和测量被测样品的温度变化情况，从而可以确保测量得到的温度数值更加准确。此外，温度计结构简单，成本低廉，便于购买和使用。常用的温度计可以为玻璃管温度计，如水银温度计、煤油温度计等，也可以为气体温度计、压力式温度计等。
优选的，谐振腔6可以包括谐振腔主体6-1和设置于谐振腔主体6-1上方的谐振腔上盖6-2，温度计安装在谐振腔上盖6-2的中心位置，并采用密封胶密封。谐振腔上盖6-2为可拆卸的密封结构，与谐振腔主体6-1之间可以通过螺纹连接或紧密配合再辅以螺丝固定，以便于被测样品2在谐振腔8内部的放入和取出。温度计安装在谐振腔上盖6-2上后，用密封胶将温度计与谐振腔上盖6-2的连接处密封，防止水槽1内的水11进入谐振腔8内，以影响被测样品2的各性能参数的测量的准确性。
为了防止水槽1内的水11对同轴线缆的腐蚀等不利影响，谐振腔6两侧与水槽1之间有限设置有一对通过谐振腔6轴心的同轴线缆套管4，同轴线缆可穿过同轴线缆套管4将谐振腔6与网络分析仪连接。同轴线缆套管4与谐振腔6之间以及同轴线缆套管4与水槽1之间需要通过焊接或其他方法达到密不透水的效果。
本实用新型中，谐振腔8优选采用具有优良导电性能的铜或铝等金属材料制作，将内表面进行抛光处理，并可在谐振腔6内表面镀金或镀银等以进一步提高其导电性能，从而使谐振腔6具有较高的Q值，便于后续频率温度系数的测试，其中铜可以是黄铜或紫铜等。此外，为了防止水槽1内的水11对谐振腔6造成腐蚀等不利影响，谐振腔6的外部也优选进行镀金或镀铬处理。
进一步的，温度计的测试温度范围优选为0～100℃以适应被测样品的温度变化范围。
另一方面，本实用新型提供一种微波介质陶瓷的频率温度系数的测试系统，如图6所示，该系统包括上述微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置、用于测量分析被测样品的网络参数的网络分析仪9和用于加热水槽1内水11的加热装置8，谐振腔6与网络分析仪9之间通过同轴线缆10连接。
本实用新型的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试系统将谐振腔放置在盛水的水槽中，通过加热装置将水槽中的水加热，使谐振腔内的被测样品能够处在不同的温度状态下，并通过网络分析仪测量该被测样品在不同温度下的特征谐振频率，最后计算出该被测样品的频率稳定难度系数。本实用新型的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置无需使用高低温箱，而是采用水浴对谐振腔进行加热，使得谐振腔内的温度变化更为均匀快速，并且测试装置的成本大幅降低；此外，本实用新型采用测温装置直接测量谐振腔内被测样品的温度变化，相对于利用热电偶测量高低温箱内的温度来间接表征被测样品的温度变化，能够更接近被测样品的实际温度，进而能够保证最终计算得到的被测样品的频率温度系数的准确性。
基于本实用新型的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置及测试系统，对两种微波介质材料样品：偏钛酸镁(MgTiO3)和钛酸镁钙(Ca0.05Mg0.95TiO3)分别进行频率温度系数的测试，其测试结果如下表所示。
其中，根据国内外文献的报道，偏钛酸镁(MgTiO3)的频率温度系数约为-55ppm/℃，Ca/Mg比例为5/95的钛酸镁钙(Ca0.05Mg0.95TiO3)的频率温度系数约为-4ppm/℃。由上表可知，采用本实用新型的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置及测试系统测试计算得到的被测样品的频率温度系数与以往国内外文献报道的被测样品的频率温度系数相差在0.5ppm/℃以内，准确率非常高。
以上是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括水槽，所述水槽内设置有谐振腔支架和设置于所述谐振腔支架上方的谐振腔，所述谐振腔内设置有用于放置被测样品的介质支撑柱，所述谐振腔内设置有用于测量被测样品温度的测温装置。
2.根据权利要求1所述的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置，其特征在于，所述测温装置为温度计，所述温度计的一端设置在所述谐振腔内，另一端伸出所述谐振腔。
3.根据权利要求2所述的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置，其特征在于，所述温度计为玻璃管温度计、气体温度计或压力式温度计。
4.根据权利要求2所述的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置，其特征在于，所述谐振腔包括谐振腔主体和设置于所述谐振腔主体上方的谐振腔上盖，所述温度计安装在所述谐振腔上盖的中心位置，并采用密封胶密封。
5.根据权利要求4所述的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置，其特征在于，所述谐振腔上盖与谐振腔主体之间通过螺纹连接或紧密配合再辅以螺丝固定。
6.根据权利要求1至5中任一所述的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置，其特征在于，所述谐振腔两侧与水槽之间设置有一对通过所述谐振腔轴心的同轴线缆套管。
7.根据权利要求6所述的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置，其特征在于，所述谐振腔的材质为铜或铝，所述谐振腔内部进行表面抛光以及镀金或镀银处理。
8.根据权利要求6所述的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置，其特征在于，所述谐振腔的外部进行镀金或镀铬。
9.根据权利要求1所述的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置，其特征在于，所述测温装置的测试温度范围为0～100℃。
10.一种微波介质陶瓷的频率温度系数的测试系统，其特征在于，包括权利要求1至9中任一所示的微波介质陶瓷的频率温度系数的测试装置、用于测量分析被测样品的网络参数的网络分析仪和用于加热所述水槽内的水的加热装置，所述谐振腔与网络分析仪之间通过同轴线缆连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114061495A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-02-18 | 中国电子技术标准化研究院 | 一种毛纽扣接触件镀金层厚度测量方法 |
| CN114674860A (zh) * | 2020-12-24 | 2022-06-28 | 浙江驰拓科技有限公司 | 铁磁共振装置 |
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