一种同轴谐振测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种同轴谐振测试装置及测试方法，属于微波技术领域，测试装置包括同轴谐振腔、测试夹具、紧固螺钉、扭力扳手；其中，同轴谐振腔，包括外导体、内导体和耦合结构；内导体和外导体之间设置有调整垫片；扭力扳手，对紧固螺钉施加大小合适的预紧力，并使得所有紧固螺钉所施加的力一致。本发明专利技术通过采用调整垫片，实现关键尺寸的可调性，从而实现同轴谐振腔的谐振频率和品质因数的精确微调；通过采用扭力扳手，可以对所有的紧固螺钉定量的施加相等的预紧力，一方面可将待测样品和测试夹具之间的空气排空，又避免待测样品变形过大或者断裂；整个装置结构简单，操作方便，有效减小了测试装置体积，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种同轴谐振测试装置及测试方法
本专利技术属于微波
，具体涉及一种同轴谐振测试装置及测试方法。
技术介绍
在微波、毫米波领域，介质材料的性能，是决定微电子技术和半导体制造技术发展的至关重要因素。微波介质材料，在微波集成电路、微波通信、雷达隐身、电子对抗、导弹制导等各个领域都有广泛的应用。介质材料的复介电常数，一般指复介电常数和复磁导率，是描述材料性能的两个最基本参数。因此，实现介质材料的复介电常数的精确测试，在微波领域、毫米波领域有重要的意义。目前，介质材料的复介电常数测试方法，按原理主要分为网络参数法、谐振腔法和自由空间发。谐振腔法，根据其结构形式不同，又可分为波导谐振腔测试、圆柱腔测试、同轴谐振腔测试等多种。其中，本专利技术属于开放式同轴谐振腔法，其基本原理在于，由内、外导体形成同轴谐振腔，谐振腔的一端短路，另一端开路，如图1所示；当在开路端面放置被测介质材料样品，介质材料对开路端的电磁场产生影响，从而改变谐振腔的谐振频率和品质因数；根据介质材料的样品放入前后谐振频率和品质因数的变化，再通过相应的算法，计算出介质材料的复介电常数。如图2所示，对于开放式同轴谐振腔，在开路端面处电场强度最强，该处及其附近的结构，对测试结果的影响至关重要。其中，同轴谐振腔开路端的开孔的直径内导体顶端的探针直径ρ、内导体探针距离里开路端面距离S、样品与开路端面的接触间隙，这些结构参数，对测试装置的测试精度有至关重要的影响。目前，现有技术中，距离S尺寸小，精度要求高，其公差大小由内导体及多个外导体的尺寸链决定，若直接通过相关尺寸链的尺寸精度来保证尺寸精度，每个零件的加工难度大，成本率低。为了减小样品与开路端面的间隙对测试影响，需要对样品加压，目前所公开的抽真空加压法和加压装置加压法，或操作复杂，或结构复杂，体积大。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种同轴谐振测试装置及测试方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种同轴谐振测试装置，包括同轴谐振腔、测试夹具、紧固螺钉和扭力扳手；其中，同轴谐振腔，包括外导体、内导体和耦合结构；内导体和外导体同轴设置，内导体和外导体之间通过螺纹连接，在连接处设置有调整垫片，调整垫片被配置为用于调整内导体的顶端与外导体的开路端面的距离；外导体和内导体的顶部对应设置为圆锥体，外导体的开路端面设置上有多个固定螺纹孔；耦合结构有两个，对称设置在外导体的两侧；测试夹具和紧固螺钉配合使用，被配置为用于对测试样品施加压力，测试夹具上设置有多个通孔，与外导体的固定螺纹孔相对应；扭力扳手，被配置为用于对所有紧固螺钉施加大小相同的预紧力。优选地，调整垫片采用金属材料，其外径与内导体的外径相同，调整垫片设置有多种，调整垫片的厚度包括0.01mm、0.02mm和0.05mm三种。优选地，所采用的调整垫片的种类和数量，与内导体的顶端与外导体的开路端面的距离相关，通过采用不同数量和不同种类的调整垫片，实现内导体的顶端和同轴谐振腔的开路面的距离的精密调节。优选地，测试夹具为圆柱体，其外径与第三外导体的开路端面的直径相同。优选地，扭力扳手具有扭力设定功能，当施加的扭力值达到设定值时，其会折弯一定角度。此外，本专利技术还提到一种同轴谐振测试方法，该方法采用如上所述的一种同轴谐振测试装置，具体包括如下步骤：步骤1：调节调整垫片的种类和数量，使得测试装置的谐振频率为所需要的频率大小，并使得该谐振频率处的品质因数值最大，记录未加载样品时测试装置的谐振频率f0和品质因数Q0；步骤2：调节扭力扳手的扭力设定值，将待测样品放置在同轴谐振腔和测试夹具之间，通过紧固螺钉将测试夹具固定在同轴谐振腔的开路面上，通过扭力扳手给所有紧固螺钉施加相同的预紧力，以排空被测样品与同轴谐振腔的开路面和测试夹具之间的空气，获取加载样品后测试装置的谐振频率f1和品质因数Q1；步骤3：利用谐振腔微扰理论，计算得到待测样品的复介电常数。本专利技术所带来的有益技术效果：与现有技术相比，本专利技术所公开的装置，通过采用调整垫片，实现关键尺寸的可调性，现同轴谐振腔的谐振频率和品质因数的精确微调；通过采用扭力扳手，可以对所有的紧固螺钉定量的施加相等的预紧力，一方面可将待测样品和测试夹具之间的空气排空，可提高测试精度，又避免待测样品变形过大或者断裂；整个装置结构简单，操作方便，有效减小了测试装置体积，降低了生产成本。附图说明图1为同轴谐振腔的结构原理图。图2为同轴谐振腔开路位置的结构示意图。图3为本专利技术所公开的同轴谐振测试装置的整体结构图。图4为本专利技术所公开的同轴谐振腔的剖视图。其中，1-同轴谐振腔；11-外导体；12-内导体；13-耦合结构；14-调整垫片；2-测试夹具；3-紧固螺钉。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：实施例1如图1所示，本专利技术属于开放式同轴谐振腔法，其基本原理在于，由内、外导体形成同轴谐振腔，谐振腔的一端短路，另一端开路；当在开路端面放置被测介质材料样品，介质材料对开路端的电磁场产生影响，从而改变谐振腔的谐振频率和品质因数；根据介质材料的样品放入前后谐振频率和品质因数的变化，通过相应的算法，计算出介质材料的复介电常数。如图2所示，对于开放式同轴谐振腔，在开路端面处电场强度最强，该处及其附近的结构，对测试结果的影响至关重要。其中，同轴谐振腔开路端的开孔的直径内导体顶端的探针直径ρ、内导体探针距离开路端面的距离S、样品与开路端面的接触间隙，这些结构参数，决定测试装置的测试精度。如图3所示，本专利技术所公开的一种同轴谐振腔测试装置，包括同轴谐振腔1、测试夹具2、紧固螺钉3和扭力扳手。如图4所示，同轴谐振腔1，包括外导体11、内导体12和耦合结构13；内导体12和外导体11同轴设置，内导体12和外导体11之间通过螺纹连接，在连接处设置有调整垫片14，调整垫片14被配置为用于调整内导体12的顶端与外导体11的开路端面的距离S；外导体11和内导体12的顶部对应设置为圆锥体，外导体11的开路端面上设置有多个固定螺纹孔；耦合结构13有两个，对称设置在外导体11的两侧；测试夹具2和紧固螺钉3配合使用，被配置为用于对测试样品施加压力，减小测试样品和开路端面之间的压力，测试夹具2上设置有多个通孔，与外导体11的固定螺纹孔相对应；扭力扳手，被配置为用于对紧固螺钉3施加定量的预紧力，在重复测量时，所有紧固螺钉3的预紧力大小均相同。测试前，先通过调整垫片14，调整内导体12的顶端和同轴谐振腔1的开路面的距离，实现同轴谐振腔1的谐振频率和品质因数的微调；并通过反复实验，确定紧固螺钉3的所应该施加的预紧力大小，并以此为根据确定扭力扳手的扭力设定值。测试过程中，测试仪器通过耦合结构13与同轴测试装置连接，待测样品放置在同轴谐振腔1和测试夹具2之间，通过紧固螺钉3将测试夹具2固定在同轴谐振腔1的开路面上，通过扭力扳手给紧固螺钉3施加相同的预紧力，以排空被测样品与同轴谐振腔1的开路面和测试夹具2之间的空气。调整垫片14采用金属材料，其外径与内导体12的外径相同，调整垫片14设置有多种，调整垫片14的厚度包括0.01mm、0.02mm、0.05mm三种；所采用的调整垫片14的种类与数量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同轴谐振测试装置，其特征在于：包括同轴谐振腔、测试夹具、紧固螺钉和扭力扳手；其中，同轴谐振腔，包括外导体、内导体和耦合结构；内导体和外导体同轴设置，内导体和外导体之间通过螺纹连接，在连接处设置有调整垫片，调整垫片被配置为用于调整内导体的顶端与外导体的开路端面之间的距离；外导体和内导体的顶部对应设置为圆锥体，外导体的开路端面上设置有多个固定螺纹孔；耦合结构有两个，对称设置在外导体的两侧；测试夹具和紧固螺钉配合使用，被配置为用于对测试样品施加压力，测试夹具上设置有多个通孔，与外导体的固定螺纹孔相对应；扭力扳手，被配置为用于对所有紧固螺钉施加大小相同的预紧力。

【技术特征摘要】
1.一种同轴谐振测试装置，其特征在于：包括同轴谐振腔、测试夹具、紧固螺钉和扭力扳手；其中，同轴谐振腔，包括外导体、内导体和耦合结构；内导体和外导体同轴设置，内导体和外导体之间通过螺纹连接，在连接处设置有调整垫片，调整垫片被配置为用于调整内导体的顶端与外导体的开路端面之间的距离；外导体和内导体的顶部对应设置为圆锥体，外导体的开路端面上设置有多个固定螺纹孔；耦合结构有两个，对称设置在外导体的两侧；测试夹具和紧固螺钉配合使用，被配置为用于对测试样品施加压力，测试夹具上设置有多个通孔，与外导体的固定螺纹孔相对应；扭力扳手，被配置为用于对所有紧固螺钉施加大小相同的预紧力。2.根据权利要求1所述的同轴谐振测试装置，其特征在于：调整垫片采用金属材料，其外径与内导体的外径相同，调整垫片设置有多种，调整垫片的厚度包括0.01mm、0.02mm和0.05mm三种。3.根据权利要求1所述的同轴谐振测试装置，其特征在于：所采用的调整垫片的种类和数量，与内导体的顶端和外导...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俭超，胡大海，江子奇，胡培军，孙海波，王进军，
申请(专利权)人：中电科仪器仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37