[发明专利]一种基于悬置微带线的毫米波介电性能测试系统及方法

权利要求书

1.一种基于悬置微带线的毫米波介电性能测试系统，其特征在于，包括：网络分析仪、金属屏蔽腔、悬置微带线谐振器以及耦合调节装置，所述金属屏蔽腔包括腔体以及设置在腔体上的可开合盖体，所述腔体的内侧壁中间位置设置有卡槽，所述悬置微带线谐振器包括基板以及镀附在基板中间的金属导带，所述基板由待测样品直接加工而成，所述基板卡接在所述卡槽内，使得所述悬置微带线谐振器悬置于所述腔体中央；所述金属屏蔽腔的两侧设置有耦合调节装置的安装孔，所述耦合调节装置通过所述安装孔穿设入所述腔体，并位于所述基板的下方；所述网络分析仪的信号输入端和输出端分别连接至所述金属屏蔽腔两侧的耦合调节装置。

2.根据权利要求1所述的基于悬置微带线的毫米波介电性能测试系统，其特征在于，所述基板为矩形片状样品，长、宽与所述卡槽大小契合，厚度不超过1.5mm。

3.根据权利要求1所述的基于悬置微带线的毫米波介电性能测试系统，其特征在于，所述网络分析仪采用安捷伦PNA系列，扫频范围10MHz-67GHz。

4.一种基于悬置微带线的毫米波介电性能测试方法，应用于权利要求1-3任一所述的基于悬置微带线的毫米波介电性能测试系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将待测样品加工成厚度为T的基板，并在基板中轴处镀附金属导带，制备成悬置微带线谐振器，放置于金属屏蔽腔中；

S2，网络分析仪的信号通过耦合调节装置输入到金属屏蔽腔中，作用于悬置微带线谐振器，产生谐振，记录谐振产生的谐振频率f及品质因数Q；

S3，将T、f、Q带入下列求解公式，获得待测样品的介电常数和介电损耗：

Dk＝-22.6079*T-4.1438*f+0.7694*T*f+0.2102*x²+0.0419*f²+85.7421 (1)

其中，公式(1)用于计算介电常数，公式(2)、(3)、(4)用于计算介电损耗，其中，Dk表示介电常数，f表示谐振频率，T表示样品厚度，表示导体损耗，表示介质损耗，a_c指衰减系数，λ是悬置微带线的波长，Z₀表示悬置微带线的等效阻抗，R_S是表面电阻，W是金属导带的等效带宽，h是金属导带的厚度。

5.根据权利要求4所述的基于悬置微带线的毫米波介电性能测试方法，其特征在于，所述求解公式的推导过程如下：

(1)通过HFSS建立悬置微带线谐振器和金属屏蔽腔的仿真模型；

(2)设置待测样品制备基板的厚度为变量T，单位mm，介电常数为变量$p；

(3)分别设置T的值为：0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1；$p的值为：2、4、6、8、10、12；仿真并记录各组谐振频率f及品质因数Q；

(4)将步骤(3)中T-$p-f的数据矩阵导入数值分析软件MATLAB中，绘制三维立体图；

(5)寻找三维立体图中存在的奇异点，并进行该处数据的二次仿真及数据矫正；

(6)重复步骤(4)、(5)直至获得平滑的拟合曲面；

(7)导出拟合曲面图像对应的拟合公式；

(8)将介电性能已知，厚度为T_X1和介电常数为2的聚四氟、厚度为T_X2和介电常数为3的罗杰斯3003制作基板，进行实验测试获得T_X1厚度聚四氟对应的谐振f_X1、T_X2厚度罗杰斯3003对应的谐振f_X2；

(9)将(T_X1，2)、(T_X2，3)带入拟合公式，获得f'_x1、f'_x2；

(10)对照f_X1、f_X2与f'_x1、f'_x2之间的偏差，添加修正系数得到最终适用于整个测试系统的介电常数求解公式(1)。