[发明专利]基于同轴带状线谐振器的复介电常数测试系统及测试方法

权利要求书

1.一种基于同轴带状线谐振器的复介电常测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将已知复介电常数的M种校准标样放置于同轴带状线谐振器的开路端，通过程控计算机控制矢量网络分析仪记录同轴带状线谐振器在标样加载时的谐振频率f_x与品质因数Q_x，并记录无样品加载时的谐振频率f₀与品质因数Q₀；

步骤2：由等效电路理论，根据样品损耗角正切与同轴带状线谐振器谐振频率与品质因数的关系式，并同时使ΔC₀的值满足计算得到的标准样品损耗角正切值tanδ_x'与标准样品的理论损耗角正切值tanδ_x差值最小，进而计算得到无样品加载时的端面等效电容ΔC₀，关系式为：

其中

步骤3：由等效电路理论，样品相对介电常数ε'_x与同轴带状线谐振器谐振频率与品质因数的关系式，拟合得到曲线η(ε'_x)＝a×ε'_x+b/ln(ε'_x)+c，关系式为：

其中

步骤4：将待测样品放置于同轴带状线谐振器的开路端，通过程控计算机控制矢量网络分析仪记录同轴带状线谐振器在待测样品加载时的谐振频率f_s与品质因数Q_s；

步骤5：将f_x、Q_x分别替换为待测样品加载时的f_s、Q_s，代入公式(1)和公式(2)，即可计算得到待测样品的复介电常数；

上式中，tanh是双曲正切函数，n为谐振模式数，ω₀为空腔谐振角频率，Y₀₁终端开路同轴线的特性导纳，v₁为终端开路同轴线中的光速，ω_x为标样加载时的谐振角频率，β_x为标样等效传输线中的相位常数，f_x是标样加载时的谐振频率，f₀为空腔的谐振频率。

2.如权利要求1所述复介电常数测试方法，其特征在于，M≥4。

3.如权利要求1所述复介电常数测试方法，其特征在于，步骤3中样品相对介电常数的测试范围为校准样品中最低介电值到最高介电值。

4.一种采用如权利要求1所述的基于同轴带状线谐振器的复介电常数测试方法的测试系统，其特征在于，包括同轴带状线谐振器、数据处理与显示模块；

所述同轴带状线谐振器包括带状线电容器和终端开路同轴线；

所述带状线电容器两个黄铜盖板(1a、1b)、两个带状线基板(2a、2b)、绝缘介质薄膜(3)、两个同轴接头(4a、4b)；所述两个黄铜盖板(1a、1b)分别固定设置于两个带状线基板(2a、2b)的非导带侧，绝缘介质薄膜(3)设置于两个带状线基板(2a、2b)导带之间，所述带状线基板和黄铜盖板的接触面面积相等，两个带状线基板(2a、2b)上下重合，两个同轴接头(4a、4b)分别固定设置于带状线基板(2a、2b)的上下两端；

所述终端开路同轴线(6)的一端为同轴接头(5)，另一端开路；所述终端开路同轴线的同轴接头(5)与带状线电容器的一个同轴接头(4b)相连；

所述数据处理与显示模块包括矢量网络分析仪(7)、程控计算机(8)，所述矢量网络分析仪(7)通过微波同轴传输线(9)与同轴带状线电容器的另一个同轴接头(4a)相连，程控计算机通过数据传输线(10)与矢量网络分析仪(7)相连。

5.如权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述绝缘介质薄膜(3)材料为聚四氟乙烯。

6.如权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述绝缘介质薄膜(3)的长度大于两块带状线基板(2a、2b)的导带重叠部分的长度，绝缘介质薄膜(3)的宽度大于两块带状线基板(2a、2b)导带宽度；绝缘介质薄膜(3)的厚度为10μm～100μm。