[发明专利]片状微波介质材料的多频点介电性能高速测试系统及方法

说明书

本发明公开了片状微波介质材料的多频点介电性能高速测试系统及方法，测试系统包括网络分析仪、厘米波谐振器和毫米谐振器，所述网络分析仪的第一信号输出端通过第一同轴电缆和第一天线连接，所述第一天线和厘米波谐振器连接，所述网络分析仪的第二信号输出端通过第二同轴电缆和第二天线连接，所述第二天线和毫米谐振器连接；通过两种高次模谐振腔体可有效实现5G应用场景频段下的厘米波频段和毫米波频段的介电性能测试，利用该系统可以有效地实现片状微波介质材料的介电性能自动化测试，通过设计的高次模谐振腔体，两款腔体实现了五个频点的介电性能测试。

技术领域

本发明属于材料介电性能测试技术领域，具体涉及一种在5G应用场景下的微波介质材料的多频点介电性能高速测试的系统及方法。

背景技术

微波介质材料是当前微电子行业最热门的研究课题之一，是精密化缩小化当前半导体器件尺寸的最佳选择，也为实现具有特殊性能的新型器件提供更多可能，广泛应用于微波技术的许多领域，常用于制造PCB板、手机背壳等类似陶瓷的硬质或半硬质片式材料，在5G技术商用、“万物互联”的时代背景下具有良好的应用前景和开发利用价值。

商用5G网络主要采用FR1频段(厘米波)和FR2频段(毫米波)两个频段，1500MHz/2450MHz/5000MHz/27GHz/39GHz五个频点。而微波介质材料在完成制作工艺后需要快速地分别测量其在五个频点下的基本介电性能参数，如介电常数和介电损耗，以避免流水线上有不合格材料流入后序工艺而造成不必要的损失，且尽量减少对样品的二次加工处理以降低测试成本。

常用的微波介电性能测试方案有传输波导反射测试法、准光学谐振腔测试法、分离介质谐振腔测试法等，均存在检测方法繁琐不易操作、计算速度慢等不同的缺陷，无法满足对于常用的片状微波介质材料介电性能测试的精度要求以及生产环境下的测试要求：

传输波导反射测试法：样品需二次加工，测试精度低，测试速度慢，测试流程繁杂；

准光学谐振腔测试法：测试设备需要多次精确校准，测试速度极慢，测试流程繁杂；

分离介质谐振腔测试(SPDR)法：测试频段较窄，不同频段测试需要对应频段测试腔体，切换操作流程繁杂，不适合毫米波频段。

因此，对面向5G应用场景片状微波介质材料的介电性能快速测试系统的研究具有极高的商业前景和科研价值，目前国内缺少满足测试速度要求和测试精度要求的测试系统。

发明内容

本发明的目的是克服现有5G应用场景下对片状微波介质材料介电性能测试方案的不足，提供一种利用多频点高次模方案快速测量不同频点下谐振频率的方法，实现片状微波介质材料在多个频点下介电性能测试结果的快速准确获取。

为达到上述目的，本发明片状微波介质材料的多频点介电性能高速测试系统，包括网络分析仪、厘米波谐振器和毫米谐振器，网络分析仪的第一信号输出端通过第一同轴电缆和第一天线连接，第一天线和厘米波谐振器连接，网络分析仪的第二信号输出端通过第二同轴电缆和第二天线连接，第二天线和毫米谐振器连接；

网络分析仪，用于激励厘米谐振器或毫米谐振器获得谐振曲线，并采集厘米波谐振器和毫米波谐振器的谐振频率和品质因数；厘米波谐振器，用于通过网络分析仪发送的厘米波频段微波信号生成厘米波谐振曲线；毫米谐振器，用于通过网络分析仪发送的毫米波频段谐振信号生成毫米波谐振曲线。

进一步的，厘米谐振器包括第一外导体，第一外导体内具有第一内腔，第一内腔中设置有和第一外导体同轴的第一内导体，第一外导体顶部具有和第一内腔连通的第一开口，第一外导体下部开设有两个与第一内腔连通的第一安装孔，第一安装孔用于插入第一天线。