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谐振腔法测介电常数的操作流程以及注意事项

2023-11-10 09:00:00

一、方法简介

      TE01δ模介质谐振器技术是一种非常精准的测量块状低损耗盘状或柱状介质陶瓷复介电常数的技术。通过矢量网络分析仪测量样品放置前和放置后谐振峰的频率偏移量△f 以及品质因数 Q值变化,基于严格的电磁场分析,得到介质材料复介电常数的准确解。测试系统如图 1 所示。

矢量网络分析仪

图1 标号说明:1.样品腔,2.被测材料,3.支撑柱,4.耦合探针,5.微波测试线缆,6.矢量网络分析仪,7.耦合调节螺纹。


二、操作步骤

(一)测量样品直径和高度,并记录。将USB 授权钥匙插入电脑,并打开测量软件。按照图1 所示连接系统,如下图所示:


矢量网络分析仪


(二)测试分为手动测试和自动测试。本公司提供与客户矢量网络分析仪相配套的测试软件,可进行自动测试,使用其它矢量网络分析仪则只能进行手动测试。

1、手动测试

(1)利用矢量网络分析仪测量空腔状态(闭式谐振腔内未放入被测样品)谐振频率f和相应 Q 值,期间需要调节耦合探针深度,使谐振峰处散射参数S21 模值处于-40dB~ -50dB 之间,并记录,如下图所示:

矢量网络分析仪


(2)将样品放置于腔内,测量加载样品后的谐振峰 f 和相应 Q 值,使用调节螺纹调节耦合探针深度,使谐振峰处散射参数 S21 峰值处于-25dB~-50dB 之间,然后记录,放入样品后谐振峰会左移,如下图所示。

矢量网络分析仪

(3)将空腔谐振频率和相应Q值、加载样品后的谐振频率和相应Q值、样品直径和高度依次输入测量软件,点击计算得到介质材料介电常数与损耗角正切。


矢量网络分析仪

    

2、自动测试

(1)在软件测试界面点击自动测试测量空腔状态(闭式谐振腔内未放入被测样品)谐振频率 f 和相应Q 值。

(2)将样品放置于腔内,软件界面点击添加样品,输入样品的直径和高度,点击自动测试测量加载样品后的谐振峰f 和相应Q 值,然后点击计算得到介质材料介电常数与损耗角正切。

矢量网络分析仪

矢量网络分析仪

(三)提示

     样品加工误差应尽可能小,样品加工误差越小,测试越精准。对于手动测试介电常数,应注意:

1、空腔参数设置可采用默认值,提高测试效率,但准确度稍有下降。

2、关于谐振峰的判断:根据电磁谐振的原理,腔内会形成多个谐振模式,网络分析仪会测得多个谐振峰,错误的谐振峰,会导致错误的测试结果,谐振峰的判断方法如下:空腔谐振峰频率固定在某一定值x附近,容易识别。而放置样品后的谐振峰,其左移量与样品的尺寸和介电常数相关,但必定小于x,一般在小于 x的频段会出现几个干扰峰影响判断,识别方法:抬起谐振腔上盖,观察谐振峰的变化情况,正确的谐振峰会稍往左偏移,峰消逝不明显,而干扰峰会有明显消逝现象。

3.、网 络 分 析 仪 参 数 设 置 建 议 :

(1)扫 频 点 数 > 1600(sweep->point :1600);

(2)中频带宽:<10kHz(IF:10KHz);

(3)使用光标功能自动追踪谐振峰(Marker->Marker Search->Bandwidth)

三、开箱检查及注意事项

(一)外观整洁、完好;

(二)无明显划痕、变形、开裂、锈蚀或其它形式的损坏;

(三)紧固件无缺件、松动,结构件平整、光滑、无损坏。

四、使用过程注意事项

(一)谐振腔为二端口微波器件,接口类型为 SMA-Female,注意保护接口,接口内不能进异物,使用与之机械兼容的射频线缆进行连接;

(二)操作时,操作人员应轻拿轻放,谨防碰撞、擦划;

(三)使用完毕后,用护盖保护好同轴接口端,防止进入粉尘。

五、软件安装及注意事项

       测试软件为Windows 免安装应用程序,操作系统要求 Windows 7 及以上,电脑端插入授权钥匙即可正常使用。

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