[发明专利]具有开孔短路板的材料复介电常数测试系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于微波、毫米波材料电磁参数测试技术领域，具体基于终端短路法的微波介质材料复介电常数测试系统及方法。

背景技术

微波介质材料作为电磁波传输媒质已广泛的应用于航天航空、微波电路、通信、导弹制导、电子对抗、隐身技术、生物医学、遥感和遥测等，因此掌握微波介质材料参数对其研发、生产和使用有着极其重大的意义。终端短路法是将待测介质材料样品填充于终端短路的传输线内，通过测试该传输线的复反射系数，计算得到样品的复介电常数。对于常规的终端短路法而言，其所采用的短路板用螺丝与矩形波导连接。基于这种方式存在以下几点：1、每次测试时都需要把短路板拆卸下来取出样品，操作不便；2、对于高温测试采用的是能经受高温的材料来制作波导、短路板和螺丝，这些材料的机械性能不好，多次拆卸后有可能会对波导和短路板造成损坏影响测试，特别是螺丝非常容易损坏；3、由于短路板是紧贴着波导，样品的尺寸和波导内壁尺寸相当，每次放入样品时在样品和短路板之间会形成空气柱，不便于样品的放入，甚至造成样品和短路板之间形成空气层，对测试结果造成很大的影响。

由于微波介质材料测试用矩形波导终端短路测试系统的矩形波导内径尺寸与样品的尺寸相同，用传统测试方法对微波介质材料进行测试时，要将样品紧靠终端短路板，当测试完一个样品时要拆下终端短路板以取出样品，然后又要将终端短路板安装到测试系统上，这样就会影响下一次样品测试的精度，因此将终端短路板开孔可以非常方便地取出样品而不拆下终端短路板，最重要的是使得终端短路测试系统的测试精度和可重复性得到提高。

发明内容

本发明针对常规终端短路材料复介电常数测试系统及方法所存在的技术问题，提供一种具有开孔短路板的材料复介电常数测试系统及方法，该复介电常数测试系统及方法采用了具有开孔短路板矩形波导终端短路法测试系统，能够方便地取放测试样品，减小矩形波导终端短路法测试系统的系统误差，提高测试效率和测试系统的寿命。

本发明的技术方案如下：

具有开孔短路板的材料复介电常数测试系统，如图1所示，包括顺序连接的同轴电缆到矩形波导的转换接头1、隔离器2、双向耦合器3、矩形波导4和短路板5；还包括一个矢量网络分析仪8，矢量网络分析仪8输出的测试信号通过信号输入同轴电缆与同轴电缆到矩形波导的转换接头1相连，双向耦合器3远离短路板5的耦合端输出测试信号通过信号输出同轴电缆输入到矢量网络分析仪8，双向耦合器3靠近短路板5的耦合端连接有一匹配负载7；短路板5中间区域开有通孔。

进一步的，上述具有开孔短路板的材料复介电常数测试系统中，所述短路板5中间区域的通孔数量至少为一个，通孔直径以不影响短路板5作为矩形波导短路面在测试过程中满足电压为零、电流为最大值的电流回路条件为限。

进一步的，所述同轴电缆到矩形波导的转换接头1采用切比雪夫阶梯阻抗变换方式以达到同轴电缆与矩形波导之间的阻抗匹配。

上述材料复介电常数测试系统，隔离器2的作用是避免反射回来的电磁波影响信号源并且吸收一部分反射波，以进一步减小系统误差；双向耦合器3是将入射波和反射波的叠加后总的电磁波耦合一部分能量到输出端口，而输出端耦合的反射波包含有样品的复介电常数信息；矩形波导4可以使电磁波在测试系统中传播时，由于局部的不连续性而产生的高次模消失，保证了单一模式的传播；在终端接开孔短路板5方便样品的取、放，与未开孔的短路板相比最关键的是可以不用拆卸而是利用顶针就能取出样品，不会对下一个样品测试结果产生影响。

本发明的有益效果是：

1、本发明在短路板5上开孔使得测试系统使用更加方便。对待测介质样品进行测试时，由于待测样品的尺寸和波导的尺寸几乎相同，在安装待测样品时，若终端短路板不开孔，则波导中会形成封闭的腔体，很不利于待测样品的放入。

2、开孔短路板能保证待测样品能完全的紧靠矩形波导终端(短路板)，每次测试时无需要把短路板拆卸下来取出样品，尤其是高温测试时能够避免对波导、短路板或连接螺丝造成损坏，从而影响测试。

3、由于取放被测介质样品无需拆卸短路板，因此测试前的校准过程只需一次，这样也能进一步减小系统误差。

4、本发明提供的复介电常数测试系统，高温测试时，开孔短路板有利于抽真空，并且不会对被测介质样品造成损伤。

附图说明

图1是本发明提供的具有开孔短路板的材料复介电常数测试系统的结构示意图。

其中，1是同轴到矩形波导的转换接头、2是隔离器、3是双向耦合器、4是矩形波导、5是开孔短路板、6是被测介质样品、7是匹配负载、8是矢量网络分析仪。