[发明专利]一种分体圆柱谐振腔法低损耗材料介电特性测量装置

说明书

技术领域

本发明属技术领域，尤其涉及的是一种分体圆柱谐振腔法低损耗材料介电特性测量装置。

背景技术

微波电路、微波部件等的设计与制作都需要事先精确知道所用材料的介电特性，因此材料介电特性测量技术在微波工程领域中扮演着重要的角色。依据不同的测量原理，材料介电特性测量可以分为传输/反射法、谐振腔法、单端口法等不同类别。对于低损耗物质的介电特性测量，谐振腔法测量精度较高，因而实际工程中广泛采用。

谐振腔法材料介电特性测量又可分为封闭式和分体式两种。封闭式谐振腔法需将尺寸精确的被测样品放至于封闭谐振腔中，因样品的安装、尺寸、形状的微小偏差可导致较大的测量误差，从而难以进行实际工程应用。为此，在封闭谐振腔理论基础上又发展出一种分体式圆柱谐振腔法。分体式圆柱谐振腔法由两个完全相同的圆柱形腔体组成，如图1所示。测量时，将样品夹在两个半腔体之间，两半腔内壁上装有耦合环，通过波导或转接器连接测试系统。理论上，这种方法具有样品制备简单、测量方便等优点。然而，实际使用过程中，两个半腔体需要准确定位，不允许出现错位或倾斜，且两个腔体夹紧力过大、过小均影响测量。现有的测量装置往往存在这方面的问题，从而导致测量精度不高、一致性较差，对被测样品尺寸适应性不强等问题。因此，分体式圆柱谐振腔法材料介电特性测量样品制备简单、测量方便、测量精度高等理论优势受到了限制。

根据不同的测量原理，材料介电特性测量主要有传输/反射法、谐振腔法、单端口法等。其中，对于低损耗物质介电常数的测量，由于具有测量精度高等优点，谐振腔法应用广泛。谐振腔法材料介电特性测量装置又可分为封闭式测量装置和分体式测量装置。因封闭式谐振腔法对被测样品的安装、尺寸、形状要求极为严格，通常谐振腔法介电特性测量主要采用分体式。目前，分体式圆柱谐振腔法常见测量装置主要有两种：

其中，实验室中采用的较简单的一种装置仅由两谐振腔组成，两谐振腔通过螺栓固定，尺寸适中的试样夹于两谐振腔之间。手动调整两谐振腔对齐后，采用适当的力矩拧紧螺栓使两谐振腔夹紧试样，并通过装在谐振腔上的波导或转接器连接测试系统。

此外，湖南振华分析仪器有限公司申请的专利(专利号201030655645.1)中所涉及的是一种基于千分尺改造而成的测量装置。其主要是将一个谐振腔固定在支座上，通过千分尺的螺旋测微杆推动另一个谐振腔(活动腔)运动，最终实现两谐振腔将试样夹紧，同样也是通过装在谐振腔上的波导或转接器连接测试系统。

对于实验室中采用的将两谐振腔通过螺栓固定的装置，因两分体谐振腔需要手动调整其对齐，测量一致性较差、效率较低、使用不便。只适用于在实验室中简单应用，难以进行产品化推广。

基于千分尺改造而成的材料介电特性测量装置通常将其中一个谐振腔(活动腔)和千分尺的螺旋测微杆固定，测量装置的整体结构受限于千分尺的结构，千分尺的压紧力调整范围有限，对于被测样品的材料种类、尺寸适应性不强。且千分尺测微螺杆存在传动间隙，在活动腔自重的作用下，两谐振腔对齐精度难以保证，进而影响测量精度。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种分体圆柱谐振腔法低损耗材料介电特性测量装置。

本发明的技术方案如下：

一种分体圆柱谐振腔法低损耗材料介电特性测量装置，其中，包括底板、固定腔、活动腔、支撑座、力矩手柄、下导杆、精密直线轴承、上导杆、锁紧螺钉、同轴连接器、定位销钉、连接板、防护板、挡块；所述固定腔、支撑座采用定位销钉定位安装于底板上，用于保证固定腔、支撑座的装配精度；所述下导杆、上导杆安装于支承座与固定腔之间；设置下导杆固定，上导杆活动，上导杆通过锁紧螺钉锁紧；所述活动腔安装于上导杆及下导杆上，通过上导杆及下导杆导向，确保活动腔与固定腔准确对齐；所述力矩手柄安装于支撑座上，通过连接板、防护板、挡块带动活动腔运动；所述精密直线轴承安装于活动腔上，用于确保活动腔平稳运动；所述同轴连接器安装于活动腔与固定腔侧面，测量时，将被测样品夹在固定腔与活动腔之间，转动力矩手柄，力矩手柄顶动活动腔，以恒定的保持力压紧被测样品，通过同轴连接器连接测试系统。

所述的分体圆柱谐振腔法低损耗材料介电特性测量装置，其中，所述固定腔及所述活动腔为微波谐振腔；所述微波谐振腔的腔体材料为黄铜板并电镀软金。

所述的分体圆柱谐振腔法低损耗材料介电特性测量装置，其中，所述上导杆的三段台阶，第一台阶与支撑座采用过渡配合，第二台阶装有压紧弹簧，第三台阶用于安装拉紧手柄。