[发明专利]一种电取向下液晶材料的毫米波介电性能测试装置及方法

说明书

本发明的目的在于提供一种电取向下液晶材料的毫米波介电性能测试装置及方法，属于微波测试技术领域。本发明在液晶材料介电常数测试中，设计了多层介质构成的液晶盒，并创新性地使用多层介质构成上下对称型TM_0n0模式双面圆形贴片谐振器，并且其内部的电场分布是穿过待测多层介质并且垂直于金属圆片，故利用其内部场分布特性，该结构能够使用谐振频率更高的模式，极大拓宽测试频率范围，测试频率可达110GHz。因此，本发明介电性能测试装置能够实现在毫米波频段下对液晶材料的宽频段介电性能测试，且测试装置简便易实现。

技术领域

本发明属于微波测试技术领域，具体涉及一种电取向下液晶材料的毫米波介电性能测试装置及方法。

背景技术

液晶是一种高度结构化的液体，组成分子具有取向序和空间序。由于液晶材料的各项异性，使得液晶分子的排列方向会随外加电场的大小发生有序变化，从而使得其等效介电常数也相应发生改变。近年来，基于液晶材料的微波通信器件发展甚为迅速，如以液晶材料作为微波器件基板，利用前述特性实现电控线性可调的移项器，通过改变外加电场的大小，从而影响相控单元的反射相位值，达到相控目的；而不同电压下介电常数大小以及介电损耗就成为器件发展的关键影响因素之一。因此，如何实现对微波频段液晶材料介电性能的准确测试，就成为介电性能微波测试技术领域的重要研究方向之一。

目前介电常数的测试方法众多，如：文献[1]中，Toshihisa等人将液晶填充在同轴线中，通过加入偏压改变分子排序，即利用同轴传输线法测得了100MHz～40GHz波段液晶的介电性能和各向介电异性；该方法测试方式简单易于实现，但测试频率不高，且对于低损耗介质材料的损耗正切测试误差较大。在文献[2]中，用谐振腔微扰法测得了向列相液晶材料在9GHz和35GHz频率处的介电性能；文献[3]中，Mani等人利用贴片谐振器测得液晶材料E7的各向介电异性0.42。与传输/反射法相比，谐振法具有较高的灵敏度和测量精度，可用于高频测量，但它只能在单一频率点处或一系列离散的频率点处测量，不适合宽频带测量，且测量频率越高，对测试样品要求越高，样品尺寸也越小，越难加工。

[1].Moessinger A,Dieter S,Menzel W,et al.Realization andcharacterization of a 77GHz reconfigurable liquid crystal reflectarray[C].Paris:13th Intemational Symposium on Antenna Technology and AppliedElectromagnetics And the Canadian Radio Sciences Meeting,2009.

[2].Penischke Andreas,Muller Stefan,Scheele Patrick,et al.Cavityperturbation method for characterization of liquid crystals up to 35GHz[C].London，United Kingdom:Conf-erence Proceedings-34th European MicrowaveConference,2004.

[3].Yaxdlanpanahi M,Bulja S,Mirshekar-Syahkal D,et al.Measurement ofdielectric constants of nematic liquid crystals at mm-wave frequencies usingpatch resonator[J].IEEET ransactions on Instrumentation and Measurement,2010,59(12):3079-3085.

发明内容