[发明专利]一种基于准光学谐振腔的介质材料复介电常数测试装置

说明书

技术领域

本发明属于介质材料测试技术领域，涉及微波、毫米波频段介质材料复介电常数测试用准光学谐振腔。

背景技术

介质材料的复介电常数测量方法按测试原理主要分为两大类：网络参数法和谐振法。网络参数法一般适用于中高损耗的电介质材料的复介电常数测量中，谐振法则适用于低损电介质耗材料的复介电常数测量。

谐振法又分为微扰法、高Q腔法、传输谐振器法、介质谐振器法和准光学谐振腔法等。其中，准光学谐振腔法常用于毫米波频段的电介质材料复介电常数测试中。

准光学谐振腔，简称准光腔。常用的准光腔结构有两种：一种是对称双凹腔结构，由两个凹面镜正对放置而成；一种是平凹腔结构，由一个平面镜和一个凹面镜正对放置而成。

在毫米波段，准光腔比较常用的耦合方式是小孔耦合。此种耦合方式能有效的激励起准光腔内的电磁场，具有结构简单、加工方便的特点；但缺点是耦合孔的位置一旦确定，电磁波耦合能量的大小也就相应确定下来，不具有可调性。

文献“Gaussian-Beam Open Resonator with Highly Reflective Circular Coupling Regions,IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,1993,vol.41,No.10,p1710~1714.”提出了一种采用金属栅栏薄膜进行电磁波能量耦合的方式，但此种能量耦合方式对金属条栏的间距要求比较苛刻，需要很高的加工工艺。

文献“The Influence of a Coupling Film on Ultra-Low-Loss Dielectric Measurement Using an Open Resonator,Journal Millimeter Terahertz Waves,2011,vol.32,p935-942.”和文献“Measurement of Dielectric Properties for Low-Loss Materials at Millimeter Wavelengths,Journal Millimeter Terahertz Waves,2012,vol.32,p838~847.”采用在球面镜间斜插入一块耦合膜片进行能量耦合，膜片的插入角度需与准光腔的光轴呈45°角。系统利用天线将发射电磁波对准光腔进行激励。此耦合方式适合于太赫兹频段，运用毫米波段系统构成太复杂。

发明内容

本发明提供一种基于准光学谐振腔的介质材料复介电常数测试装置，具有结构简单、制作方便和耦合能量可调的特点，适用于微波、毫米波宽频段范围电介质材料复介电常数的测试。

本发明的技术方案如下：

一种基于准光学谐振腔的介质材料复介电常数测试装置，如图1、2所示，包括准光学谐振腔1、同轴线耦合圆环2和矢量网络分析仪3。所述准光学谐振腔1为由两个凹面镜正对放置而成的对称双凹腔或由一个平面镜和一个凹面镜正对放置而成的平凹腔。所述同轴线耦合圆环（2）为连接同轴线内导体和外导体的圆环状金属导体。对于准光学谐振腔1为对称双凹腔的介质材料复介电常数测试装置而言，矢量网络分析仪3产生的测试信号通过一段同轴线传输，穿过对称双凹腔中位于第一凹面镜11中心的耦合孔（即耦合输入孔）111后经第一同轴线耦合圆环21耦合入对称双凹腔；对称双凹腔所产生的输出信号经第二同轴线耦合圆环22耦合输出，穿过对称双凹腔中位于第二凹面镜12中心的耦合孔121后经另一段同轴线传回至矢量网络分析仪3。对于准光学谐振腔1为平凹腔的介质材料复介电常数测试装置而言，矢量网络分析仪3产生的测试信号通过一段同轴线传输，穿过平凹腔中位于凹面镜11中心附近的输入耦合孔111后经第一同轴线耦合圆环21耦合入平凹腔；平凹腔所产生的输出信号经第二同轴线耦合圆环22耦合输出，穿过平凹腔中位于凹面镜11中心附近的输出耦合孔121后经另一段同轴线传回至矢量网络分析仪3。