[发明专利]无法估计材料介电常数情况下识别TE011

说明书

本发明公开了一种无法估计材料介电常数情况下识别TE₀₁₁谐振模式的方法，适用于使用谐振腔法或平行板法测试低损耗材料微波介电性能时TE₀₁₁谐振模式的识别，该方法先假设测试频率范围内的任意谐振峰为TE₀₁₁模式的谐振峰，利用数值方法计算出对应的试样介电常数。之后，使用金属环或介质片，改变谐振腔或平行板的上金属面与试样之间的距离，根据计算得到的每个谐振峰对应的介电常数，利用数值方法计算谐振频率的变化，并将其与实际测试结果相比较。TE₀₁₁模式谐振频率变化的计算值与实测值一般相差在2％以内，而其它模式均相差一个数量级以上，因此本发明方法能准确、快速地将TE₀₁₁模式从大量干扰模式中识别出来。

技术领域

本发明属于微波测试技术领域，涉及低损耗材料微波介电性能的测试技术， 尤其涉及一种无法估计材料介电常数情况下识别TE₀₁₁谐振模式的方法。

背景技术

低损耗微波介质材料在微波通讯领域内有着非常广泛的应用，其微波介电性 能的精确评价则是实际应用的基础。谐振腔法和平行板法是测试低损耗材料微波 介电性能的通用方法,这两种方法均基于微波介质谐振的原理、采用TE₀₁₁谐振模 式(谐振腔法中的TE₀₁₁模式又称作TE_01δ模式)。所有的微波介质谐振系统均为多 谐振模式系统，故TE₀₁₁谐振模式的正确识别是低损耗材料微波介电性能测试中 需要解决的首要问题,模式识别错误则会导致测试结果完全错误。当测试方法与 夹具、以及待测试样尺寸确定时，TE₀₁₁模式的谐振频率仅由试样的介电常数决 定。因此，在能够较可靠地估计试样介电常数的情况下，可通过数值计算得到 TE₀₁₁模式谐振频率的大致范围，进而识别出TE₀₁₁模式。然而，在很多场合下， 无法估计试样的介电常数或估计的介电常数范围满足不了测试要求,TE₀₁₁模式的识别就会变得困难。特别是，当试样的介电常数较低时,TE₀₁₁模式的谐振频率 对介电常数的变化很敏感，且寄生模式峰更容易出现在TE₀₁₁模式峰附近，就更 容易导致模式识别错误。因此，发展可以在试样介电常数未知的情况下准确识别 TE₀₁₁谐振模式的新方法，对于低损耗微波介质材料的性能评价及开发具有重要 的意义。

发明内容

本发明的目的是为测试低损耗材料微波介电性能的谐振腔法及平行板法提供 识别TE₀₁₁谐振模式的新方法，该方法具有准确、简单、快速的特点。

本发明中识别TE₀₁₁谐振模式的方法，使用金属腔谐振器或平行板谐振器， 同时引入金属环或介质片、用以改变谐振腔或平行板的上金属面与试样之间的距 离。具体方法包括：先假设测试频率范围内的任意谐振峰为TE₀₁₁模式的谐振峰， 利用数值方法计算出对应的试样介电常数；之后，使用金属环或介质片，改变谐 振腔或平行板的上金属面与试样之间的距离，根据计算得到每个谐振峰对应的介 电常数，利用数值方法计算谐振频率的变化，并将其与实际测试结果相比较,若 谐振频率变化的计算值与实测值相差在2％以内，则对应的谐振峰即为TE₀₁₁谐振 模式。

对于谐振腔法和平行板法，测试步骤略有不同，具体如下：

谐振腔法：

(1)将直径为D_s、厚度为H_s的待测试样放置在金属谐振腔内的支撑物上。用 网络分析仪测试每一个谐振峰对应的谐振频率f_0,i。假设任一谐振峰对应于TE₀₁₁模式，利用数值方法、根据f_0,i、D_s及H_s计算试样应有的介电常数ε_r,i。