[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

说明书

本发明提供一种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，属于微波材料介电性能测试技术领域。本发明测试系统采用带状线电容器与终端开路同轴线构成一个两端开路的谐振器，通过在测试系统的终端开路同轴线的开路端加载样品测试谐振频率与品质因数，进而反演得到材料的复介电常数。本发明测试系统的具有谐振器尺寸小、能量耦合稳定、能够手持测试，且对待测样品形状大小要求小、测试操作简单、测试精度高的特点。

技术领域

本发明属于微波材料介电性能测试技术领域，具体涉及一种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。

背景技术

在电子领域，多种微波材料被应用于航天航空、民用通讯、生物医学、化工工业等领域，而复介电常数作为表述微波材料与电磁波相互作用机理的关键参数，它的准确获取就显得至关重要。我国的微波材料电参数测试技术近几年发展迅速，在航空航天材料、通讯基板材料的电参数测试及材料无损检测等方面，测试手段更是多样，能够满足不同测试需求。

对于微波材料复介电常数的测试，方法主要分为两大类：谐振法与网络参数法。谐振法是基于谐振腔体的谐振频率与品质因数来求得待测样品的电磁参数，谐振腔一般具有较高的品质因数，且较为稳定，因此测试精度较高。Zhang Y等人(Zhang Y,Li E,Zhang J,et al.A broadband variable-temperature test system for complex permittivitymeasurements of solid and powder materials[J].Review of entific Instruments,2018,89(2):024701.)在文章中采用圆柱型谐振腔进行测试，但该方法对样品的形状、大小都有着较高的要求，且液体材料需加载于试管中放置于腔体固定位置，同时存在腔体体积大、测试步骤繁琐的缺点。网络参数法是利用测量传输网络得到的反射与透射系数进行计算，进而获得材料的复介电常数，如Karim M.S.B.A(Karim M.S.B.A,Harafuji K,KonishiY,et al.Determination ofComplex Pe rmittivities of Layered Materials UsingWaveguide Measurements[J].IEEE Transactions on Microwave Theory andTechniques,2014.)的文章中通过在波导横截面上测量两个不同方向样品的散射参量，进而获得待测样品的复介电常数；但是该方法对样品同样有着较高的形状尺寸要求，且样品需置于矩形波导内，不能进行液体样品的测试。同时相较于谐振法，由于网络参数法对网络参数的测试误差较大，因此在低损耗材料测试时，其测试精度较低。并且，上述两种方法均存在着测试器件尺寸较大，移动困难等缺点。

发明内容

针对背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种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。本发明通过将待测样品放置于同轴带状线谐振器的同轴开路端面，通过测得材料加载时，谐振器的谐振频率与品质因数，进而反演求得待测样品的复介电常数，测试系统的核心部件即同轴带状线谐振器的尺寸小，能够手持测试，且本发明测试系统对待测样品形状大小要求较少，能够对液体材料进行测试，测试操作简单、测试精度高。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

基于同轴带状线谐振器的复介电常数测试系统，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；