[实用新型]电介质介电常数微波测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于介电常数微波测量装置技术领域，具体涉及一种电介质介电常数微波测量装置。

背景技术

物质的介电常数一直是物质与微波相互作用研究中的一个基础而重要的问题。用来测量介电常数的方法有很多，主要可以分为谐振法和非谐振法。其中非谐振法相对简单，在非谐振法中，传输-发射法在宽带测量中得到了广泛的应用，甚至被用来测量低损耗物质的介电常数。这种测量方法是通过加载被测物前后测试装置的散射参数的幅度和相位的信息，通过复杂的去嵌入或者反演算法完成材料介电常数的计算及提取。因此测量时必须精确地获取散射参数。尤其是当两种媒质的介电常数非常接近时，所测得的散射参数的信息也会非常接近，传统输出-反射法如同轴线测量无法精准区分这些微小变化的信息，从而影响了对物质介电特性的判断。本实用新型提供了一种基于混合环结构输出端口终端开路的新型的测量装置，采用两路比较法提高测试灵敏度，实现了区分介电常数微小变化信息的测试。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是提供了一种基于混合环结构复合终端开路的电介质介电常数微波测量装置，该测量装置是通过在宽带混合环的两个输出端口末端加载终端开路的支节组成的阵列附加结构来构成的，即采用终端开路的支节结构加载在两个输出端口上，从而组成阵列结构形式连同两个输出端口开路的混合环构成的新型结构，达到提高整个测量装置介电常数测量灵敏度的目的。

本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，电介质介电常数微波测量装置，其特征在于包括一个槽线结构的混合环，该混合环包括设置输入端口、隔离端口及两个同相输出端口，混合环四分之一波长部分采用槽线与各端口相连，其中输入端口及两个输出端口均采用对称共面波导传输线，并在两个输出端口的中间导带上对称加载有多组阵列支节，该阵列支节由终端开路的共面波导传输线构造，从输入端口到两个终端开路的同相输出端口形成两条信号传输支路，其中一侧的信号传输支路上设有用于盛放待测溶液的塑料管，隔离端口采用微波槽线。测试过程中，输入端口及隔离端口分别通过SMA接头与矢量网络分析仪相连。

进一步优选，所述的隔离端口采用刻蚀工艺制作有与微波槽线共面的巴伦，完成同轴接口与槽线结构之间的平衡/非平衡信号转换。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：本实用新型提供的新型结构的两个同相输出端口末端开路并加载阵列支节的混合环测量装置，在测量装置保持相同容积的实验条件下，对不同浓度的待测溶液进行测量，采用FEM数值算法探索了该测量装置感知介电常数微弱变化信息的极限，其灵敏度远远高于传统传输线方法，而且与单端口的同轴线测量方法相比，本实用新型提出的测量装置为双端口测量，可避免多解问题，因而其介电常数的测量结果更加精确可靠。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中输出端口开路并加载阵列支节的混合环的结构示意图；

图3是本实用新型中输出端口开路并加载阵列支节的混合环空载时散射参数示意图；

图4是本实用新型中输出端口开路并加载阵列支节的混合环负载时散射参数示意图。

图中：1、矢量网络分析仪，2、塑料管，3、待测溶液，4、输入端口，5、隔离端口，6、同相输出端口，7、阵列支节，8、槽线，9、SMA接头，10、传输线路，11、参考线路，12、巴伦。

具体实施方式

以下通过实施例对本实用新型的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型上述内容实现的技术均属于本实用新型的范围。

如图1-2所示，电介质介电常数微波测量装置，包括一个槽线结构的混合环，该混合环包括设置于输入端口4和隔离端口5及两个同相输出端口6，混合环四分之一波长部分采用槽线8与各端口相连，其中输入端口4和两个同相输出端口6均采用对称共面波导传输线，在同相输出端口6的中间导带上对称加载有多组阵列支节7，该阵列支节7为终端开路的共面波导结构，从输入端口4到两个终端开路的同相输出端口6形成两条信号传输支路，其中一侧的信号传输支路上设有用于盛放待测溶液3的塑料管2，隔离端口5采用微波槽线，在隔离端口5采用刻蚀工艺制作有与槽线共面的巴伦12，完成同轴接口与槽线结构之间的平衡/非平衡信号转换。测试过程中巴伦12及输入端口4分别通过SMA接头9与矢量网络分析仪1相连。