[发明专利]基于波导多谐基片集成振腔法的介质基片测量装置及方法

权利要求书

1.基于波导多谐基片集成振腔法的介质基片测量装置，包括标准W频段金属馈电波导和N个谐振腔；其特征在于，所述N个谐振腔形状为正方形，从左往右呈“一”字排列、其谐振频率按照固定频率间隔依次递减；所述N个谐振腔中每个谐振腔从上往下依次包括上金属覆铜层(23)、介质层(22)、下金属覆铜层(21)，以及贯穿上金属覆铜层(23)、介质层(22)和下金属覆铜层(21)的金属化孔(24)，所述标准W频段标准金属馈电波导包括左侧的末端金属挡板(13)、右侧的馈电端口(14)以及底层金属壁，W频段标准金属馈电波导与谐振腔共用下金属覆铜层(21)，下金属覆铜层(21)上对应于N个谐振腔开设有N个耦合缝，标准W频段金属馈电波导通过耦合缝与谐振腔连接；所述N个耦合缝隙的长度取决于其对应谐振腔的谐振波长，宽度为0.2mm-0.3mm，耦合缝隙与标准W频段标准金属馈电波末端金属挡板(13)的距离为λ为其对应谐振腔的谐振频率的波导波长。

2.按权利要求1所述基于波导多谐基片集成振腔法的介质基片测量装置的测量方法，包括以下步骤：

步骤1.采用矢量网络分析仪通过馈电同轴与标准W频段金属馈电波导的馈电端口进行连接，记录下的矢量网络分析仪上的S参数曲线，史密斯圆图数据；

步骤2.使用多腔福斯特模型公式对第i个谐振腔的无载谐振频率f_110,i进行修正，修正式为：

fL,i=(1+Ai2Qe,i)×f110,i]]>

其中，i代表第i个谐振腔的标号，Q_e,i是第i个谐振腔的外部品质因数，f_L,i是第i个谐振腔的有载谐振频率、从测试的S参数曲线得到，A_i代表第i个耦合的电抗特性、从测试的史密斯圆图中得到；Q_e,i通过以下的公式计算：

1Qe,i=1QL,i-1Qu,i]]>

其中，Q_L,i为第i个腔的有载品质因数，从S测试的参数曲线中算出，Q_u,i为第i个谐振腔的无载的品质因数，通过以下公式计算：

Q_u,i＝Q_L,i(1+β_i)

其中，β_i为第i个谐振腔的耦合系数，从测试的S参数中得到；

步骤3.采用HFSS本征模式仿真，将步骤2计算得到的f_110,i与介电常数ε_r对应，得到介质基片介电常数的准确值；

步骤4.采用HFSS本征模式仿真，通过以下公式测量介质基片的损耗角正切值：

1Qd,i=1Qu,i-1Qc,i=tanδ]]>

其中，tanδ为介质的损耗角正切值，Q_c,i为第i个腔体金属损耗所产生的品质因数，从仿真软件HFSS本征模式仿真中读出。