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。更加便于加工和使用。更加便于加工和使用。
【技术实现步骤摘要】
一种低损耗材料介电参数测试装置、方法
[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装置、方法。
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，通常需要使用谐振腔法进行测试， 以保证测试精度。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
技术实现思路
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]优选地，所述计算单元包括：
[0010]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
[0011]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。
[0012]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
：
[0013][0014]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。
[0015]优选地，所述参数计算模块通过下述公式计算所述待测试样品的介电参 数：
[0016][0017][0018][0019]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。
[0020]另外，本专利技术还提供一种低损耗材料介电参数测试方法，使用上述的低 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方法包括：
[0021]将所述耦合天线安装到电容加载腔底部，旋转所述耦合天线的角度对天 线的耦合度进行微调，使其达到满足需求的匹配状态；
[0022]将所述矢量网络分析仪连接所述射频电缆，在所需的测试频段内在所述 所述射频电缆的端口进行校准；
[0023]将校准后的射频电缆连接到耦合天线；
[0024]选择测试频率，调整电容板与端盖的距离，使得所述电容加载腔的谐振 频率与测试频率一致；
[0025]在电容加载腔空载的状态下，测试所述电容加载腔的谐振频率和品质因 数；
[0026]打开所述电容加载腔的端盖，放入测试样品；
[0027]盖好所述端盖，测试放置样品后的谐振频率和品质因数；
[0028]将待测试样品放置前后的测试数据传输到计算单元，所述计算单元根据 所述电容加载器的尺寸计算出当前预设的测试频率下的介电参数。
[0029]通过上述技术方案，电容板和端盖之间的大电容对电容加载腔的谐振频 率影响很大，通过调整电容板和端盖之间的距离可以改变电容大小，从而能 够大范围改变腔的谐振频率，进而实现介电参数的宽频带测试。而且，不同 频点间的测试步长，也可以通过电容板的距离进行灵活改变。增大电容板的 面积就可以增大电容，从而降低电容加载腔的谐振频率，在电容加载腔外尺 寸不变的情况下，就可以使电容加载腔工作在低频段。
[0030]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
[0031]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，但并不构成对本发 明实施例的限制。在附图中：
[0032]图1是说明本专利技术的一种低损耗材料介电参数测试装置的模拟示意图；
[0033]图2是说明本专利技术的一种低损耗材料介电参数测试装置的结构示意图；
[0034]图3是说明本专利技术的一种低损耗材料介电参数测试装置的结构示意图；图4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。
[0035]附图标记说明
[0036]1ꢀꢀꢀ
电容加载腔
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2ꢀꢀꢀꢀꢀ
耦合天线
[0037]3ꢀꢀꢀ
射频电缆
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4ꢀꢀꢀꢀꢀ
待测试样品
[0038]5ꢀꢀꢀ
端盖
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ6ꢀꢀꢀꢀꢀ
可调电容板
具体实施方式
[0039]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。
[0040]图2、3是本专利技术的一种低损耗材料介电参数测试装置的结构示意图， 如图2、3所示，所述低损耗材料介电参数测试装置包括：电容加载腔1、安 装于电容加载腔1的底部的耦合天线2、连接于所述耦合天线2且用于测试 所述电容加载腔1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4在所述电容加本文档来自技高网...
【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装置，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的低损耗材料介电参数测试装置，其特征在于，所述矢量网络分析仪通过射频电缆连接于所述耦合天线。3.根据权利要求1所述的低损耗材料介电参数测试装置，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的低损耗材料介电参数测试装置，其特征在于，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
：其中，V
s
为样品的体积，V
...
【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：
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