[发明专利]一种低损耗材料介电参数测试装置、方法

说明书

本发明实施例提供一种低损耗材料介电参数测试装置，包括：电容加载腔、安装于电容加载腔的底部的耦合天线、连接于耦合天线且用于测试电容加载腔放置样品前后的频率变化和品质因数变化的矢量网络分析仪、用于计算待测试样品在电容加载腔中预设频率下介电参数的计算单元、配置于电容加载腔的内部的端盖和能够调节与端盖之间距离的可调电容板；其中，电容加载腔中的预设频率被配置为与可调电容板及端盖两者之间的距离相关联。该低损耗材料介电参数测试装置、方法可以使用新的谐振腔型，新的腔型更加便于频率调节，从而满足宽频带的测试需求。同时，新的谐振腔型在低频段结构更加紧凑，更加便于加工和使用。

技术领域

本发明涉及低损耗材料介电参数测试的技术领域，具体地涉及一种低损 耗材料介电参数测试装置、方法。

背景技术

随着微波技术、电子技术、电磁兼容技术，以及材料科学的发展，介质 材料的作用变得十分显著。在微波系统中，通常需要使用一定数量的介质材 料实现特定功能。对于介电参数，材料的损耗正切反映了材料对电场的损耗 能力。低损耗材料的损耗正切通常较小，通常需要使用谐振腔法进行测试， 以保证测试精度。

谐振腔法的测试原理是，在谐振腔中放置一小块材料样品，分别测量样 品放置前后谐振腔的谐振频率变化和品质因数变化，通过谐振频率的变化计 算出样品材料的相对介电常数的实部，通过品质因数的变化计算出样品材料 的相对介电常数的虚部，用虚部除以实部即可得到介电常数的损耗正切。

由于在计算过程中需要使用谐振腔中场分布的解析公式进行求解，这就 要求谐振腔的形状可以使麦克斯韦方程组获得解析解，这对谐振腔的选型产 生了很大限制。通常用于测试的谐振腔会使用圆柱形谐振腔，并主要利用其 TM_0n0模式的电场解析公式，对介电参数进行求解。

现有测试装置的缺点：受到算法限制，测试装置的谐振腔选型比较单一。 如果要在较宽的频带内测试介电参数，传统腔型的频率调节比较麻烦。尤其 在低频段的测试中，传统腔型的体积较大，腔体的加工难度较大、成本较高， 并且使用起来并不方便。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种低损耗材料介电参数测试装置、方法， 该低损耗材料介电参数测试装置、方法可以使用新的谐振腔型，新的腔型更 加便于频率调节，从而满足宽频带的测试需求。同时，新的谐振腔型在低频 段结构更加紧凑，更加便于加工和使用。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种低损耗材料介电参数测试装 置，所述低损耗材料介电参数测试装置包括：电容加载腔、安装于电容加载 腔的底部的耦合天线、连接于所述耦合天线且用于测试所述电容加载腔放置 样品前后的频率变化和品质因数变化的矢量网络分析仪、用于计算待测试样 品在所述电容加载腔中预设频率下介电参数的计算单元、配置于所述电容加 载腔的内部的端盖和能够调节与所述端盖之间距离的可调电容板；其中，所 述电容加载腔中的预设频率被配置为与所述可调电容板及所述端盖两者之 间的距离相关联。

优选地，所述矢量网络分析仪通过射频电缆连接于所述耦合天线。

优选地，所述计算单元包括：

系数计算模块，用于所述电容加载腔，利用所述数值仿真模型确定所述 谐振腔的电场分布，且计算该电场分布下的所述体积分对应的系数C_simu； 以及

参数计算模块，用于基于所述电容加载腔放置样品前后的频率变化、品 质因数变化以及所述系数C_simu计算所述样品的材料对应的介电参数。

优选地，所述系数计算模块通过下述公式计算该电场分布下的所述体积 分对应的系数C_simu：