同軸開放式諧振腔介電性能測試技術研究.pdf

1、同軸開放式諧振腔（或傳輸線傳感器）微波復介電常數測試技術以其較寬的頻帶、靈活的樣品形狀和尺寸、可以進行無損測試等優(yōu)點，在諸如航空航天、生物化工、醫(yī)學等領域中發(fā)揮著巨大的作用。根據課題要求，本文對同軸開放式諧振腔微波材料復介電常數測試技術進行研究，設計了硬件測試系統(tǒng)，并結合兩種不同的算法，對多種微波樣品進行復介電常數測試。
　　首先設計硬件測試系統(tǒng)的核心部分——同軸開放式諧振腔腔體。利用同軸波導設計的一些準則，得到諧振腔內外導體的尺

2、寸，結合與品質因數相關的因素，確定開路的一端采用漸變式結構。研究諧振腔的耦合方式以及耦合裝置位置對諧振腔特性參數的影響，確定使用弱的磁耦合方式以及耦合裝置的相對位置。利用HFSS軟件對設計的諧振腔進行建模仿真，并加工調試，完成良好性能的諧振腔設計。
　　其次，從兩個方向對測試算法進行研究：基于微擾的數值分析算法和等效集總參數法。在腔體開路端放置樣品前后，諧振腔會發(fā)生微擾使其特性參數改變，利用3D全波分析計算軟件對腔體建模仿真，得到

3、基本參考數據庫，再從數值分析的角度求解材料復介電常數與腔體特性參數相對變化量的函數關系；根據腔體的等效RLC串聯諧振回路，結合材料分層測試理論，得到目標函數方程。
　　最后，設計樣品測試夾具、加壓裝置以及校準裝置，組裝調試實驗測試系統(tǒng)，并對石英、聚四氟乙烯、氧化鈹、FR-4以及純凈水、酒精進行測試，分別利用兩種算法對數據進行處理和結果對比分析，并做誤差討論。從結果分析可以得出，測試系統(tǒng)達到測試指標：
　　測試頻率：300MH