一种低损耗材料介电参数测试方法、系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种低损耗材料介电参数测试方法、系统。包括：测试谐振腔空载时的空载谐振频率f0和空载品质因数Q0；将待测介电参数的材料对应的样品放置于谐振腔中，测量放置样品后的样品谐振频率f和样品品质因数Q；建立谐振腔与样品的用于确定谐振腔的电场分布的数值仿真模型；针对任何形状的谐振腔，利用数值仿真模型确定谐振腔的电场分布，且计算该电场分布下的体积分对应的系数C

【技术实现步骤摘要】
一种低损耗材料介电参数测试方法、系统


[0001]本专利技术涉及低损耗材料介电参数测试的
，具体地涉及一种低损耗材料介电参数测试方法、系统。

技术介绍

[0002]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，这就给损耗正切的准确测试带来了较大难度。
[0003]对于低损耗材料，常用的介电参数测试方法是使用谐振腔法。其测试原理是，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。
[0004]现有方法的缺点：现有方法在计算过程中依赖于谐振腔中场分布的解析公式，这就大大限制了谐振腔的腔形选择，一旦使用了特殊腔型，谐振腔内的场分布无法通过解析公式准确获得，那么将严重影响损耗正切测试的准确性。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的目的是提供一种低损耗材料介电参数测试方法、系统，该低损耗材料介电参数测试方法不依赖谐振腔中场分布的解析公式，可以更加灵活的选择谐振腔的形状。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种低损耗材料介电参数测试方法，所述低损耗材料介电参数测试方法包括：
[0007]测试谐振腔空载时的空载谐振频率f0和空载品质因数Q0；
[0008]将待测介电参数的材料对应的样品放置于所述谐振腔中，测量放置所述样品后的样品谐振频率f和样品品质因数Q；
[0009]建立所述谐振腔与所述样品的用于确定所述谐振腔的电场分布的数值仿真模型；
[0010]针对任何形状的所述谐振腔，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
[0011]基于所述空载谐振频率f0、空载品质因数Q0、样品谐振频率f和样品品质因数Q以及所述系数C
simu
计算所述样品的材料对应的介电参数。
[0012]优选地，所述利用所述数值仿真模型确定所述谐振腔的电场分布包括：
[0013]通过电磁场本征模求解的方式，使用所述数值仿真模型得出谐振腔内的电场分布。
[0014]优选地，所述基于所述空载谐振频率f0、空载品质因数Q0、样品谐振频率f和样品品质因数Q以及所述系数C
simu
计算所述样品的材料对应的介电参数包括：
[0015][0016][0017][0018]其中，tanδ为材料的损耗正切，Δf为所述空载谐振频率f0与所述样品谐振频率f的差。
[0019]优选地，所述计算该电场分布下的所述体积分对应的系数C
simu
包括：
[0020][0021]其中，V
s
为样品的体积，V
c
为谐振腔的体积；E0为未放置样品时所述谐振腔内的电场；E
s
为样品内部的电场。
[0022]另外，本专利技术还提供一种低损耗材料介电参数测试系统，所述低损耗材料介电参数测试系统包括：
[0023]测试单元，用于测试谐振腔空载时的空载谐振频率f0和空载品质因数Q0；将待测介电参数的材料对应的样品放置于所述谐振腔中，测量放置所述样品后的样品谐振频率f和样品的品质因数Q；
[0024]模型建立单元，用于建立所述谐振腔与所述样品的用于确定所述谐振腔的电场分布的数值仿真模型；
[0025]系数计算单元，用于针对任何形状的所述谐振腔，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
[0026]参数计算单元，用于基于所述空载谐振频率f0、空载品质因数Q0、样品谐振频率f和样品品质因数Q以及所述系数C
simu
计算所述样品的材料对应的介电参数。
[0027]优选地，所述系数计算单元利用所述数值仿真模型确定所述谐振腔的电场分布包括：
[0028]所述所述系数计算单元通过电磁场本征模求解的方式，使用所述数值仿真模型得出谐振腔内的电场分布。
[0029]优选地，所述参数计算单元通过下述公式计算所述样品的材料对应的介电参数：
[0030][0031][0032][0033]其中，tanδ为材料的损耗正切，Δf为所述空载谐振频率f0与所述样品谐振频率f的差。
[0034]优选地，所述系数计算单元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
：
[0035][0036]其中，V
s
为样品的体积，V
c
为谐振腔的体积；E0为未放置样品时所述谐振腔内的电场；E
s
为样品内部的电场。
[0037]另外，本专利技术还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的低损耗材料介电参数测试方法。
[0038]另外，本专利技术还提供一种处理器，用于运行程序，其中，所述程序被运行时用于执行：如上述的低损耗材料介电参数测试方法。
[0039]通过上述技术方案，本专利技术计算体积分对应的系数的计算过程不再依赖于谐振腔中场分布的解析公式，因此结合不同的测试需求可以更加灵活的选择谐振腔的形状。该种方法下任何形状的谐振腔都可以通过数值仿真进行精确求解，即任何形状的谐振腔都可以通过数值方法计算出C
simu
。这样就使得谐振腔的腔型选择更为灵活，同时也大大提高了测试的准确性。
[0040]本专利技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0041]附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：
[0042]图1是说明本专利技术的一种谐振腔的结构示意图；
[0043]图2是说明本专利技术的一种低损耗材料介电参数测试方法的流程图；以及
[0044]图3是说明本专利技术的一种低损耗材料介电参数测试系统的模块框图。
具体实施方式
[0045]以下结合附图对本专利技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术实施例，并不用于限制本专利技术实施例。
[0046]图1是本专利技术的一种谐振腔的结构示意图，如图1所示，在谐振腔中放置了一个待测样品。样品放置前后，谐振腔的复频率变化可以表示为
[0047][0048]式中f0代表未放置样品时腔的谐振频率，代表放置样品后腔的复频率变化量，E0和H0代表未放置样品时空腔内的电场和磁场，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低损耗材料介电参数测试方法，其特征在于，所述低损耗材料介电参数测试方法包括：测试谐振腔空载时的空载谐振频率f0和空载品质因数Q0；将待测介电参数的材料对应的样品放置于所述谐振腔中，测量放置所述样品后的样品谐振频率f和样品品质因数Q；建立所述谐振腔与所述样品的用于确定所述谐振腔的电场分布的数值仿真模型；针对任何形状的所述谐振腔，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
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；以及基于所述空载谐振频率f0、空载品质因数Q0、样品谐振频率f和样品品质因数Q以及所述系数C
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计算所述样品的材料对应的介电参数。2.根据权利要求1所述的低损耗材料介电参数测试方法，其特征在于，所述利用所述数值仿真模型确定所述谐振腔的电场分布包括：通过电磁场本征模求解的方式，使用所述数值仿真模型得出谐振腔内的电场分布。3.根据权利要求1所述的低损耗材料介电参数测试方法，其特征在于，所述基于所述空载谐振频率f0、空载品质因数Q0、样品谐振频率f和样品品质因数Q以及所述系数C
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计算所述样品的材料对应的介电参数包括：述样品的材料对应的介电参数包括：述样品的材料对应的介电参数包括：其中，tanδ为材料的损耗正切，Δf为所述空载谐振频率f0与所述样品谐振频率f的差。4.根据权利要求1所述的低损耗材料介电参数测试方法，其特征在于，所述计算该电场分布下的所述体积分对应的系数C
simu
包括：其中，V
s
为样品的体积，V
c
为谐振腔的体积；E0为未放置样品时所述谐振腔内的电场；E
s
为样品内部的电场。5.一种低损耗材料介电参数测试系统，其特征在于，所述低损耗材料介电参数测试系统包括：测试单元，用于测试谐振腔空载时的空载谐振频率f0和空载品质因数Q0；将待测介电参数的材料对应的样品放置于所述谐振腔中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵海根，胡勇，郑军，
申请(专利权)人：安徽海泰科电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：