CN213934026U - 一种基于重入式同轴腔的可调频复介电常数测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于重入式同轴腔的可调频复介电常数测试系统，包括调频模块与微波测试模块；调频模块包括环状介质扰动块、夹持杆、环形夹具、滑块、导轨、步进电机；微波测试模块包括重入式同轴腔、耦合旋转调节器、幅相测试模块、程控计算机；重入式同轴腔外导体开缝，夹持杆一端固定于环形夹具中，另一端穿过缝固定于腔体中与内导体同心放置的环状介质扰动块侧壁槽上，环形夹具固定于滑块上，通过步进电机控制滑块在导轨上移动，实现环状介质扰动块在腔体内垂直方向上的移动，改变腔体的谐振频率。本发明实现重入式谐振腔的谐振频率可调，不再局限于腔体本身谐振频点，具有稳定性好，调频操作简单的特点。

Description

一种基于重入式同轴腔的可调频复介电常数测试系统

技术领域

本发明属于微波材料介电性能测试技术领域，尤其设计到基于重入式同轴腔的可调频复介电常数测试系统。

背景技术

目前我国的材料技术正以前所未有的速度向前发展，尤其在电子领域中，各式各样的材料广泛被应用于航空航天、无线通讯及电磁波检测等领域。在低频段检测理论和方法、军用P波段雷达通信与雷达隐身、探地雷达及其成像技术、生物医学、环境保护、食品安全检测等诸多方面，对应用于其中的不同类型的材料进行复介电常数的高精度测量有着极其迫切的需求，而现有技术手段主要采用电容法、利用天线或雷达测反射等方法进行材料低频性能检测，测试误差大，而本系统所采用的同轴谐振法不仅测试精度极高，且低频应用时尺寸也较同频段的天线或其他传感器小。微波谐振腔是一种具有储能与频率选择性作用的微波元件，应用于谐振法当中，但相对比于网络参数法，虽然谐振法的测试精度较高，但其只能对单一谐振点频处待测材料的复介电常数进行测试，无法实现连续扫频

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于重入式同轴腔的可调频复介电常数测试系统。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种基于重入式同轴腔的可调频复介电常数测试系统，包括调频模块与微波测试模块；所述调频模块包括环状介质扰动块1、夹持杆2、环形夹具3、滑块4、导轨5、步进电机6；所述微波测试模块包括重入式同轴腔、耦合旋转调节器(7a,7b)、幅相测试模块8、程控计算机9；耦合旋转调节器(7a,7b)通过微波同轴传输线(14a,14b)与幅相测试模块8相连接，步进电机6通过串口线16与程控计算机9相连，重入式同轴腔包括侧壁开缝的外导体10，与外导体同心配合顶部开孔的内导体11，含有样品测试孔的上端盖12，下端盖13；程控计算机(9)通过数据传输线15发送控制指令给幅相测试模块8，设置其发生信号的频率范围、点数以及功率，并将测试得到的频点信息返回给程控计算机9；程控计算机9通过串口线16控制步进电机6调节滑块4的上下移动，带动滑块4所引导的环状介质扰动块在重入式同轴腔中的上下移动，调节频率。

作为优选方式，可通过外部控制内部扰动块的上下移动，调整腔体固有的谐振频点，能够在更多的谐振频点对材料进行测试。

作为优选方式，环状介质扰动块与夹持杆均为非金属低损耗材料，避免对腔体品质因数产生较大的影响。

本发明的工作原理如下：

本系统采用的重入式同轴腔工作在TEM_00n模式，腔体内电场和磁场分布见附图5，利用腔体内部的环状介质扰动块，对腔体内的场进行扰动，进而改变腔体的谐振频率，实现一定频率范围的测试，对比待测材料加入可调谐重入式同轴腔前后，谐振频率和品质因数的变化，通过实验分析得出不同谐振模式下环状扰动块的高度以及等效相对复介电常数变化量与微扰公式中比例系数的函数，利用微扰算法可计算出待测样品的复介电常数。

本发明的有益效果为：1)基于重入式同轴腔的可调频测试系统，与传统谐振法的点频测试不同，可以在一定频率范围内对待测材料进行复介电常数的测量；2)利用谐振法进行材料的复介电常数测试，测试系统便于安装，操作简单，检测精度高。

附图说明

图1是本发明基于重入式同轴腔的可调频复介电常数测试系统结构图。

图2是重入式同轴腔结构图。

图3是环状介质扰动块，夹持杆与环形夹具。

图4是耦合旋转调节器。

图5是电场与磁场分布，其中左图是电常分布图，右侧是磁场分布图。

其中，1是环状介质扰动块，2是夹持杆，3是环形夹具，4是滑块，5是导轨，6是步进电机，(7a,7b)是耦合旋转调节器，8是幅相测试模块，9是程控计算机，10是外导体，11是内导体，12是上端盖，13是下端盖，(14a,14b)是微波同轴传输线，15是数据传输线，16是串口线。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。

一种基于重入式同轴腔的可调频复介电常数测试系统，包括调频模块与微波测试模块；所述调频模块包括环状介质扰动块1、夹持杆2、环形夹具3、滑块4、导轨5、步进电机6；所述微波测试模块包括重入式同轴腔、耦合旋转调节器(7a,7b)、幅相测试模块8、程控计算机9；耦合旋转调节器(7a,7b)通过微波同轴传输线(14a,14b)与幅相测试模块8相连接，步进电机6通过串口线16与程控计算机9相连，重入式同轴腔包括侧壁开缝的外导体10，与外导体同心配合顶部开孔的内导体11，含有样品测试孔的上端盖12，下端盖13；程控计算机(9)通过数据传输线15发送控制指令给幅相测试模块8，设置其发生信号的频率范围、点数以及功率，并将测试得到的频点信息返回给程控计算机9；程控计算机9通过串口线16控制步进电机6调节滑块4的上下移动，带动滑块4所引导的环状介质扰动块在重入式同轴腔中的上下移动，调节频率。

一种基于重入式同轴腔的可调频复介电常数测试系统采用的重入式同轴腔工作在TEM_00n模式，腔体内电场和磁场分布见附图5，利用腔体内部的环状介质扰动块，对腔体内的场进行扰动，进而改变腔体的谐振频率，实现一定频率范围的测试，对比待测材料加入可调谐重入式同轴腔前后，谐振频率和品质因数的变化，通过实验分析得出不同谐振模式下环状扰动块的高度以及等效相对复介电常数变化量与微扰公式中比例系数的函数，利用微扰算法可计算出待测样品的复介电常数。

本发明提供的一种基于重入式同轴腔的可调频复介电常数测试系统，可通过外部控制内部扰动块的上下移动，调整腔体固有的谐振频点，能够在更多的谐振频点对材料进行测试；环状介质扰动块与夹持杆均为非金属低损耗材料，可避免对腔体品质因数产生较大的影响。

Claims (3)

1.一种基于重入式同轴腔的可调频复介电常数测试系统，其特征在于包括调频模块与微波测试模块；所述调频模块包括环状介质扰动块1、夹持杆2、环形夹具3、滑块4、导轨5、步进电机6；所述微波测试模块包括重入式同轴腔、耦合旋转调节器(7a,7b)、幅相测试模块8、程控计算机9；耦合旋转调节器(7a,7b)通过微波同轴传输线(14a,14b)与幅相测试模块8相连接，步进电机6通过串口线16与程控计算机9相连，重入式同轴腔包括侧壁开缝的外导体10，与外导体同心配合顶部开孔的内导体11，含有样品测试孔的上端盖12，下端盖13；程控计算机(9)通过数据传输线15发送控制指令给幅相测试模块8，设置其发生信号的频率范围、点数以及功率，并将测试得到的频点信息返回给程控计算机9；程控计算机9通过串口线16控制步进电机6调节滑块4的上下移动，带动滑块4所引导的环状介质扰动块在重入式同轴腔中的上下移动，调节频率。

2.根据权利要求1所述的基于重入式同轴腔的可调频复介电常数测试系统，其特征在于：可通过外部控制内部扰动块的上下移动，调整腔体固有的谐振频点，对材料进行测试。

3.根据权利要求1所述的基于重入式同轴腔的可调频复介电常数测试系统，其特征在于：环状介质扰动块与夹持杆均为非金属低损耗材料。

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