[发明专利]电介质材料微波复介电常数测试系统及方法

权利要求书

1.一种电介质材料微波复介电常数测试系统，其特征在于，包括：

同轴开放式谐振腔，包括底座、固定板、支撑于底座和固定板之间的支撑杆、固定于底座上方支撑杆内部的外导体、和外导体同轴设置的内导体，所述内导体具有圆柱形的底部及圆锥形的顶部，所述外导体具有与内导体形状相同的内腔，且内腔和内导体半径的比例恒定；

耦合量调节器，设置于所述外导体上，调节器上连接有向谐振腔内部延伸且延伸距离可调的同轴探针，探针伸出腔体外的部分设有SMA接头，SMA接头连接其他同轴连接器的转换器后经电缆和矢量网络分析仪相连，探针的末端连接伸入谐振腔内部的位于外导体和内导体之间的耦合环，外导体腔体的顶部为开路端面，开路端面上方设有夹具、用于放置样品的样品区、以及将夹具和样品压紧的加压装置。

2.根据权利要求1所述的电介质材料微波复介电常数测试系统，其特征在于：所述同轴探针通过向谐振腔内部延伸的螺纹与调节器螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的电介质材料微波复介电常数测试系统，其特征在于：所述加压装置为与所述固定板垂直螺纹连接的螺纹杆。

4.根据权利要求1所述的电介质材料微波复介电常数测试系统，其特征在于：测试低损耗固体电介质材料时，所述夹具为压紧夹具，压紧夹具下方为样品区，压紧夹具为和开路端面的外导体外径相同的圆柱体，压紧夹具的厚度为15-25mm。

5.根据权利要求1所述的电介质材料微波复介电常数测试系统，其特征在于：测试高损耗固体电介质材料时，所述夹具包括开路端面上方的高耗夹具、高耗夹具上方的压紧夹具，高耗夹具和压紧夹具之间为放置样品的样品区，高耗夹具和压紧夹具为和开路端面的外导体外径相同的圆柱体，高耗夹具的厚度为0.5-3mm，压紧夹具的厚度为15-25mm。

6.根据权利要求1所述的电介质材料微波复介电常数测试系统，其特征在于：测试粉末/液体电介质待测材料时，所述夹具为酒杯夹具，酒杯夹具内部为样品区，酒杯夹具的外径和开路端面的外导体外径相同，酒杯夹具的底部和壁厚为1mm。

7.根据权利要求1所述的电介质材料微波复介电常数测试系统，其特征在于：所述开路端面为光滑平面，所述夹具的直径为开路端面外导体内径的4倍以上。

8.利用权利要求1或2或3或4或7所述的系统进行低损耗固体电介质材料电磁参数测试的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：选定测试频率范围，将夹具去掉，通过耦合量调节器调节探针深入谐振腔内的长度，使得系统在谐振频点处的品质因数最大，记录未加载任何样品的系统在测试范围内系统的谐振频率f₀和相应频点的品质因数Q₀；

步骤2：将待测电介质材料样品放置在同轴开放式谐振腔和夹具之间，测量待测样品厚度为d，利用加压装置将待测样品和夹具之间的空气排净，测试得到加载样品后系统在测试范围内的谐振频率f₁和相应的有载品质因数Q₁；

步骤3：利用谐振腔的微扰理论，提取得待测材料的复介电常数。

9.利用权利要求1或2或3或5或7所述的系统进行高损耗固体电介质材料电磁参数测试的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：选定测试频率范围，通过耦合量调节器调节探针深入腔体的长度，使得系统在谐振频点处的品质因数最大，利用加压装置将夹具中的空气排净，记录未加载任何样品的系统在测试范围内系统的谐振频率f₀和相应频点的品质因数Q₀；

步骤2：将待测电介质材料样品放置在样品区，测量待测样品厚度为d，利用加压装置将待测样品和夹具之间的空气排净，测试得到加载样品后系统在测试范围内的谐振频率f₁和相应的有载品质因数Q₁；

步骤3：利用谐振腔微扰理论，计算得到电介质材料和夹具一起的等效复介电常数，然后通过测量一些标样的数据采用曲线拟合的方法，提取出待测材料的复介电常数。

10.利用权利要求1或2或3或6或7所述的系统进行粉末/液体电介质材料电磁参数测试的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：选定测试频率范围，通过耦合量调节器调节探针深入腔体的长度，使得系统在谐振频点处的品质因数最大，将夹具放置在腔体开路端，记录为夹具未盛样品时系统在测试范围内腔体的谐振频率f₀和相应频点的品质因数Q₀；

步骤2：将粉末/液体电介质材料盛放在样品区中，放置在腔体开路端，记录此时系统在测试范围内腔体的谐振频率f₁和相应频点的品质因数Q₁；

步骤3：利用谐振腔微扰理论，计算得到粉末/液体电介质材料复介电常数。