一种具有渐变结构的纤维复介电常数测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种具有渐变结构的纤维复介电常数测试装置，用于对纤维进行直接测试

【技术实现步骤摘要】
一种具有渐变结构的纤维复介电常数测试装置


[0001]本专利技术属于微波
、
毫米波材料电磁参数测试
，涉及一种具有渐变结构的纤维复介电常数测试装置
。

技术介绍

[0002]纤维材料广泛应用于各个领域，例如电磁波吸收材料的制作
、
高频电路板以及近几年热门的智能穿戴设备等都涉及到纤维复合材料的使用
。
在微波
、
毫米波领域，研究和使用纤维复合材料的过程中，需要对纤维本身的介电性能进行掌握
。
目前，已有的纤维介电常数测试方法主要分为间接测试法或直接测试法两大类
。
[0003]间接测试法是目前纤维介电常数测试中的主流方法，主要是通过测试纤维复合材料或者纤维束的等效介电来推论纤维的介电常数
。
而关于纤维直接测试的研究较少，根据查阅的相关资料显示，目前已有的方法主要通过耦合微带线或者谐振腔进行测试
。
如电子科技大学李恩老师团队的研究成果
CN113049883B
，采用耦合微带线实现对纤维的介电常数测试，但由于耦合微带线的半开放式结构，导致能量不够集中，品质因数和测试灵敏度都比较低；专利
CN114966225A
中采用了单脊加载的半圆柱谐振腔用于测试，一定程度上弥补了耦合微带线品质因数低的缺陷，同时设计了放样间隙，解决了传统的封闭式谐振腔放样操作困难的问题，但是其品质因数较低，在对低损耗材料进行测试时，仍然存在较大的误差
。
>
技术实现思路

[0004]针对上述测试方法中存在的问题，本专利技术提出一种具有渐变结构的纤维复介电常数测试装置，用于对纤维进行直接测试
。
该装置采用重入式同轴谐振腔进行测试，腔体尺寸比例采用最高品质因数的方案进行设计，并在同轴腔内导体顶端加入了渐变结构，压缩腔内电场，使其电场能量集中分布于测试通道内，利用其品质因数高
、
电场能量集中的优点，大大提高了测试灵敏度；同时在腔壁上开了几条缝隙，切断了干扰模式的电流，起到抑制杂模的效果；除此之外，腔体在设计时预留了放样缝隙，解决了传统谐振腔放样困难的问题
。
[0005]本专利技术的技术方案：一种具有渐变结构的纤维复介电常数测试装置，包括同轴谐振腔内导体
1、
谐振腔外导体
2、
谐振腔上层盖板3以及耦合激励装置4‑1和耦合接收装置4‑2；通过将同轴谐振腔外导体2安装在具有渐变结构的同轴谐振腔内导体1上，并安装上层盖板3，构成纤维复介电常数测试装置；
[0006]其中，所述同轴谐振腔内导体1为实心金属结构，包括底座1‑1，均匀导体柱1‑
2、
渐变导体柱1‑3和两个耦合孔；底座1‑1为金属圆盘状，均匀导体柱1‑2和渐变导体柱1‑3为金属柱状，其中渐变导体柱1‑3的横截面从下至上由圆形向椭圆形渐变；
[0007]所述谐振腔外导体2为中空金属圆柱体，其上顶面沿径向开有一条外导体上缝隙2‑1，所述外导体上缝隙2‑1所在平面与内导体渐变导体柱椭圆截面的长轴在同一平面内；
[0008]所述谐振腔上层盖板3由两个金属半圆盘组成，上层盖板3的下底面与同轴谐振腔内导体1的上顶面不接触；两个半圆盘盖板间有一条上盖板缝隙3‑3，所述上盖板缝隙3‑3所
在平面与内导体渐变导体柱椭圆截面的长轴在同一平面内，上盖板缝隙3‑3与外导体上缝隙2‑1共同作为纤维材料的测试通道
。
[0009]作为优选方式，所述上层盖板中间有一条上盖板垂直缝隙3‑4，该缝隙所在平面与纤维材料测试通道所在平面相互垂直，用于切断电力线抑制杂模
。
[0010]作为优选方式，外导体侧壁设置有均匀分布的四条纵缝2‑2，用于切断电力线抑制杂模
。
[0011]作为优选方式，外导体上缝隙2‑1的宽度
、
上盖板缝隙3‑3的宽度
、
上盖板垂直缝隙3‑4的宽度及四条纵缝2‑2的宽度均为
0.2mm。
[0012]作为优选方式，所述谐振腔内导体1的渐变导体柱1‑3的上顶面与上层盖板的下顶面间距为
0.5mm
；所述均匀导体柱1‑2的直径为
a
，谐振腔外导体2内壁直径为
b
，
b/a
＝
3.6。
[0013]作为优选方式，所述所述渐变导体柱1‑3的椭圆形渐变末端的横截面长短轴之比为
20:1。
[0014]作为优选方式，所述耦合激励装置4‑1和耦合接收装置4‑2采用
SMA
接头的磁耦合环形式，耦合环通过耦合孔伸入谐振腔外导体的圆柱中空部分，且耦合环所在平面与径向保持平行，保证磁场穿过耦合环且通量最大
。
[0015]作为优选方式，所述谐振腔内导体1和上层盖板3通过圆周分布的螺丝固定在谐振腔外导体2上，构成纤维复介电常数测试装置
。
[0016]作为优选方式，所述谐振腔内导体
1、
谐振腔外导体2以及谐振腔上层盖板3均采用表面镀银处理，目的是减小腔壁的电流损耗，提高
Q
值
。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018](1)
本专利技术采用同轴谐振腔对纤维进行复介电常数测试，相较于耦合微带线和圆柱谐振腔，由于谐振腔是封闭结构且腔体尺寸比例采用最高品质因数的方案进行设计，所以其品质因数大幅度提升
。
[0019](2)
本专利技术通过在腔体内导体的顶端引入渐变结构，使得腔体内的电场能量进一步压缩，聚集在测试通道内，显著提高了谐振腔对于纤维测试的灵敏度
。
[0020](3)
本专利技术通过在腔体壁开缝的方式，切断了干扰模式的电流，起到了抑制杂模的效果
。
除此之外，腔体在设计时预留了放样缝隙，解决了传统谐振腔放样困难的问题
。
附图说明
[0021]图1是本专利技术提出的一种具有渐变结构的纤维复介电常数测试装置在实施例中的具体结构分离示意图，其中，1是谐振腔内导体
、2
是谐振腔外导体
、3
是上层盖板；
[0022]图2是本专利技术提出的一种具有渐变结构的纤维复介电常数测试装置中具有渐变结构的内导体示意图，其中，1‑1是底座
、1
‑2是均匀导体柱
、1
‑3是渐变导体柱
、1
‑4和1‑5是耦合孔；
[0023]图3是本专利技术提出的一种具有渐变结构的纤维复介电常数测试装置的侧视图，其中，2‑1是外导体上顶面所开缝隙，2‑2是外导体侧壁所开缝隙，3‑
1、3
‑2是上层盖板，3‑3为两盖板间间隙，4‑1和4‑2分别为耦合激励装置和耦合接收装置，2‑1和3‑3共同作为纤维复介电常数测试的通道；
[0024]图4是本专利技术提出的一种具有渐变结构的纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有渐变结构的纤维复介电常数测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：同轴谐振腔内导体
(1)、
谐振腔外导体
(2)、
谐振腔上层盖板
(3)
以及耦合激励装置
(4
‑
1)
和耦合接收装置
(4
‑
2)
；通过将同轴谐振腔外导体
(2)
安装在具有渐变结构的同轴谐振腔内导体
(1)
上，并安装上层盖板
(3)
，构成纤维复介电常数测试装置；其中，所述同轴谐振腔内导体
(1)
为实心金属结构，包括底座
(1
‑
1)
，均匀导体柱
(1
‑
2)、
渐变导体柱
(1
‑
3)
和贯穿底座的两个耦合孔；底座
(1
‑
1)
为金属圆盘状，均匀导体柱
(1
‑
2)
和渐变导体柱
(1
‑
3)
为金属柱状，其中渐变导体柱
(1
‑
3)
的横截面从下至上由圆形向椭圆形渐变；耦合激励装置
(4
‑
1)
和耦合接收装置
(4
‑
2)
采用
SMA
接头的磁耦合环形式，耦合环通过耦合孔伸入谐振腔外导体的圆柱中空部分；所述谐振腔外导体
(2)
为中空金属圆柱体，其上顶面沿径向开有一条外导体上缝隙
(2
‑
1)
，所述外导体上缝隙
(2
‑
1)
所在平面与内导体渐变导体柱椭圆截面的长轴在同一平面内；所述谐振腔上层盖板
(3)
由两个金属半圆盘组成，上层盖板
(3)
的下底面与同轴谐振腔内导体
(1)
的上顶面不接触；两个半圆盘盖板间有一条上盖板缝隙
(3
‑
3)
，所述上盖板缝隙
(3
‑
3)
所在平面与内导体渐变导体柱椭圆截面的长轴在同一平面内，上盖板缝隙
(3
‑
3)
与外导体上缝隙
(2
‑
1)
共同作为纤维材料的测试通道
。2.
根据权利要求1所述的一种具有渐变结构的纤维复介电常数测试装置，其特征在于，所述上层盖板中间有一条上盖板垂直缝隙
(3
‑
4)
，该缝隙所在平面与纤维材料测试通道所在平面相互垂直，用于切断电力线抑制杂模
。3.
根据权利要求2所述的一种具有渐变结构的纤维复介电常数测试装置，其特征在于，外导体侧壁设置有均匀分布的四条纵缝
(2
‑
2)
，用于切断电力线抑制杂模
。4.
根据权利要求3所述的一种具有渐变结构的纤维复介电常数测试装置，其特征在于，外导体上缝隙
(2
‑
1)
的宽度
、
上盖板缝隙<...

【专利技术属性】
技术研发人员：高冲，夏伟杰，马新，齐学礼，高勇，张云鹏，余承勇，牛雪，李恩，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：