[发明专利]一种低损耗材料介电参数测试方法、系统

说明书

本发明实施例提供一种低损耗材料介电参数测试方法、系统。包括：测试谐振腔空载时的空载谐振频率f₀和空载品质因数Q₀；将待测介电参数的材料对应的样品放置于谐振腔中，测量放置样品后的样品谐振频率f和样品品质因数Q；建立谐振腔与样品的用于确定谐振腔的电场分布的数值仿真模型；针对任何形状的谐振腔，利用数值仿真模型确定谐振腔的电场分布，且计算该电场分布下的体积分对应的系数C_simu；以及基于空载谐振频率f₀、空载品质因数Q₀、样品谐振频率f和样品品质因数Q以及系数C_simu计算样品的材料对应的介电参数。本发明不依赖谐振腔中场分布的解析公式，可以更加灵活的选择谐振腔的形状。

技术领域

本发明涉及低损耗材料介电参数测试的技术领域，具体地涉及一种低损耗材料介电参数测试方法、系统。

背景技术

随着微波技术、电子技术、电磁兼容技术，以及材料科学的发展，介质材料的作用变得十分显著。在微波系统中，通常需要使用一定数量的介质材料实现特定功能。对于介电参数，材料的损耗正切反映了材料对电场的损耗能力。低损耗材料的损耗正切通常较小，这就给损耗正切的准确测试带来了较大难度。

对于低损耗材料，常用的介电参数测试方法是使用谐振腔法。其测试原理是，在谐振腔中放置一小块材料样品，分别测量样品放置前后谐振腔的谐振频率变化和品质因数变化，通过谐振频率的变化计算出样品材料的相对介电常数的实部，通过品质因数的变化计算出样品材料的相对介电常数的虚部，用虚部除以实部即可得到介电常数的损耗正切。

现有方法的缺点：现有方法在计算过程中依赖于谐振腔中场分布的解析公式，这就大大限制了谐振腔的腔形选择，一旦使用了特殊腔型，谐振腔内的场分布无法通过解析公式准确获得，那么将严重影响损耗正切测试的准确性。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种低损耗材料介电参数测试方法、系统，该低损耗材料介电参数测试方法不依赖谐振腔中场分布的解析公式，可以更加灵活的选择谐振腔的形状。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种低损耗材料介电参数测试方法，所述低损耗材料介电参数测试方法包括：

测试谐振腔空载时的空载谐振频率f₀和空载品质因数Q₀；

将待测介电参数的材料对应的样品放置于所述谐振腔中，测量放置所述样品后的样品谐振频率f和样品品质因数Q；

建立所述谐振腔与所述样品的用于确定所述谐振腔的电场分布的数值仿真模型；

针对任何形状的所述谐振腔，利用所述数值仿真模型确定所述谐振腔的电场分布，且计算该电场分布下的所述体积分对应的系数C_simu；以及

基于所述空载谐振频率f₀、空载品质因数Q₀、样品谐振频率f和样品品质因数Q以及所述系数C_simu计算所述样品的材料对应的介电参数。

优选地，所述利用所述数值仿真模型确定所述谐振腔的电场分布包括：

通过电磁场本征模求解的方式，使用所述数值仿真模型得出谐振腔内的电场分布。

优选地，所述基于所述空载谐振频率f₀、空载品质因数Q₀、样品谐振频率f和样品品质因数Q以及所述系数C_simu计算所述样品的材料对应的介电参数包括：

其中，tanδ为材料的损耗正切，Δf为所述空载谐振频率f₀与所述样品谐振频率f的差。