固体电介质微波复介电常数的测试方法开式腔法

固体电介质微波复介电常数的测试方法开式腔法

国家标准 GB7265.2一87 固体电介质微波复介电常数的 试 测 方法 “开式腔”法 Testmethodlforeomplexpermittivity ofsoliddielectricmaterialsamierowave requeneies一“Opencaxity”method 1987-02-13发布 1987-11-01实施 耳 家 际 住 局 发布国家标准
GB7265.2一87 时(入为介质波导波长，n为正整数1、2、3) 产生谐振现象，成为介质腔，又称为“开式腔” 二空 图2 “开式腔”存在多种谱振模式 选择TE,模工作,能够避免试样端面与短路板间隙电容的影响 对每个确定的介质腔来说，它的谐振频率和介电常数e'有关，品质因数Q和介质损耗有关 因此， 根 据介质腔试样的直径、高度、测得的“开式腔”谐振频率和有较品质因数，可以计算出介质的介电常 数e'和损耗角正切tand, 介质试样 2.1试样形状 一正圆柱体 试样尺寸根据介电常数 '的大致范围和测试频率确定 一般原则是 7LGB7265.2一87 度20um，银层外覆薄金保护层 圆板直径应取试样高度的7倍左右 一般取80一100mm 4.1.2耦合装置 采用小环或探针稠合方式 微放传输线选用微型硬同袖线，糊合度连续可调，调节装置传动平稳 祸合传输系统引人的附加反射系数小于0.08 4.1.3机械辅助装置 上、下短路板的高度位置能分别调节，采用平移传动方式以防止样品位置变化 “开式腔”简图 见附录A 4.2测试系统 采用图3所示的测试系统 定向 标准 扫频 隔离器 隔离器 环行器 精密衰减器 信号颜 捐合器 隔离器 隔离器 请式 “开式腔” 长计 双踪 检波器 按放器 隔离器 隔离瀑 示波器 图 3 4.》测试方法概述 扫频信号经定向祸合器主线至“开式腔”，定向概合器副线接谐振式波长计.双踪示波器分别显示 “开式腔”和波长计的频响曲线，调节被长计使两谐振毕峰尖相合，从而测定“开式腔"谐振频率 借助标准精密衰减器、被长计测出“开式腔”谐振曲线半功率点带宽A，从而测定“开式腔”有 较品质因数QL 主要测试仪器要求 扫频信号源 输出功率大于50mW，幅值稳定度优于0.4dB/10min 标准精密衰减器 使用范围 010dB;" 精确度，0.02dB/10dB， 谐振式波长计 精确度:优于1.5×10-s, Q值大于50000. 晶体检波器 工作范围内驻波比S小于1.3. .s 双踪示波器 灵敏度优于0.2mV/diy 4.4.6 隔离器 隔离比大于20dB，
GB7265.2一87 正、反向驻被比S小于1.05, 频带宽度大于15% 4.5测试步骤 4.5.1测定样品直径d，高度L 开机预热一小时，系统进人正常工作状态，标准衰减器处于某一固定衰碱值dB). 4.5.2 4.5.3将样品置于下短路板中央,调节下短路板高度使糊合装置位于一(TE模) 云 TE 模》附近，适当调节糊合元件和试样的间距，使示波器上出现“开式腔"的TEn或TEn类的谐振曲 线 调节被长计,使其谐叛峰对准“开式腔”工作模式的谱振曲线，如图4 再增大祸合元件与 4.5.4 试样的间距，直至“开式腔”谐振频率不再变化为止 “开式腔” 谐叛曲线 波长计 谐振曲线 图 调节标准精密衰减器至叫加3.aldB的刻度位置，使“开式腔”谐振蜂值衰减到半功率点，确 4.5.5 定半功率点位置，见图5(a). 回复标准精密衰减器到dB位置，用波长计测定谐振频率MHz)，和半功率点带宽A MHz，示波器图形如图5(b). 半功率点 一4- b 图5 将试样倒置，重复测试步粟4.5.3至4.5.5. 4 5.6 4.5.7以试样正、反两次放置所测数据的算术平均值作为最后测试结果 4.5.8测试原始记录表格见附录B 计算公式 5.1试样尺寸计算 根据试样介电常数 '的大致范围、测试频率和工作模式，由下列公式确定试样尺寸 u2 )'c'-()7 4 v2= 5 '[()'-1]
GB7265.2一87 wu .u 6 K( uK( 式中，A自由空间被长; = 电磁波在真空中传播速度c=2.998x10'm/s .); mm A介质放导放长，mm，,=H(n为TEn,模下标，表示袖向半放长数>》 J，(u、(u零阶、一阶贝塞尔函数， (w)、K,(w K -零阶、一阶变宗量贝塞尔函数 求解超越力醒B>，可采用计算机数值解法或困解法 介电常数计算公式 5.2 联解公式4)、5得到 e' ( (u2++1 7 联解公式5、6得到u、v值代人式7计算'值 损耗角正切值计算公式 5.8 上 abC[1*不 (u-了.(u u K(wK，(w-K(w Rs v 30rie'n u K.oK.c-Ko 8 〔1+ a-.a K(w 式中，(切) 二阶贝塞尔函数; K) 二阶变宗量贝塞尔函数 Mo Rs 金属短路板表面电阻率，Rs (， 真空磁导率， 金属短 路板电导率). Q. “开式腔”有载品质因素，QL= A A" 5.4Rs定标 确定金属短路板表面电阻率Rs的数值 方法一，用已知损耗角正切值的材料做成试样，测定和QL值，按公式8计算R;值 方法二，用同一材料制成适合于TE模和TE模同时存在的试样,并使两个模式的谐振频率相 再 近，间隔100MHz左右，分别测定两个模式的谐振频率儿和QL1、Q值，计算出介电常数 '值， 按下式计算Rs值 e'+AW Rs=60n? 1+AW 0 QLQ 式中; Aw=F(u)G(u) .10
GB7265.2一87 (u F(u) 11 =Ru- u).u G(o_K.oKo-Ki 12 Kwy 误差 本标准测试方法在测量范围内测量精确度为 <1% Atand <土5%tand.+5x10 tan
GB7265.2一87 录 附 “开式腔”简图 补充件 5一上、下短路板位置调节旋钮，2一上、下金属短路板， 3一硬同轴线制成的糊合装置;4一糊合度调节旋钮,6一介质试样
GB7265.2一87 附录 B 参考件 测试原始记录 湿度 渊试人 渊试日期 温度 编号 Dmm L. 委托单位样品名称 mm(MHzt(MHz>l(MHz) tan8 附加说明 本标准由电子工业部提出 本标准由上海科技大学、电子工业部第四研究所负责起草 本标准主要起草人徐得名、李兆年、王玉功