TM0n0模圆柱腔法介质复介电常数测试技术研究

摘要

微波材料在电视广播、雷达技术、微波暗室和电子器件等方面有着广泛的用途。特别是在军事技术方面，由于电子对抗技术的迅速发展，更加推动了对材料技术的研究。介电性能是描述材料电磁特性的一个基本的特征参数，它表征了材料与电磁场的相互作用。所以对微波介质材料的复介电常数进行准确测量具有越来越重要的工业和军事意义。
　　 本文首先了解了国内外介质测量方法的发展现状，分析了常用的介质复介电常数测试方法，根据各种不同方法的优缺点及测试要求，最终确定选用TM0n0模圆柱腔法。根据圆柱腔法复介电常数测试原理，推导了圆柱腔内加载介质后的特征方程及介质复介电常数计算公式。并对测试腔体进行设计，腔体设计的重点是干扰模式的抑制。首先通过腔体尺寸的优化抑制了部分干扰模式，在此基础上本文提出了一种对腔体进行开缝处理的方法来抑制干扰模式。通过实验证明这种设计大量抑制了干扰模式，使TM0n0模圆柱腔复介电常数测试结果更加准确可靠。并且这种处理方法也可推广到其它腔体的设计中。最后利用VC++编写了测试软件，提高了测试效率。
　　 利用本文所研制的腔体及其它测试夹具组成TM0n0模圆柱腔法复介电常数测试系统，对部分材料进行了测试，并对测试结果进行了误差分析，确定了误差源。
　　 测试频率：2～15GHz；测试环境：室温；复介电常数测试范围：ε′r=1.1～10，tanδ=1×10-4～5×10-2。测试误差：|△ε′r/ε′r|≤2％，|△tanδ|≤10％tanδ+8×10-5。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1选题背景及意义

1.2介质材料复介电常数测量方法概述

1.2.1网络参数法

1.2.2谐振腔法

1.3本文研究的内容

1.4本文的主要贡献及创新之处

1.5本文的组织结构

第二章圆柱腔基本理论

2.1圆柱腔的振荡模式及其场分量

2.2圆柱谐振腔的主要参数

2.2.1谐振频率f0

2.2.2谐振模式的品质因数

2.3本章小结

第三章TM0n0圆柱腔复介电常数测试分析

3.1介质微扰理论

3.2精确场理论

3.2.1相对介电常数ε'r的求解

3.2.2损耗角正切tanδ的求解

3.3 Lichnetecker对数混合定则在介质测量中的应用

3.4本章小结

第四章TM0n0模圆柱腔设计

4.1测试腔体的设计

4.1.1腔体尺寸的确定

4.1.2腔体的开缝处理

4.2耦合装置的设计

4.3放样夹具的设计

4.4腔体固定装置

4.5本章小节

第五章测试系统组建及测试软件编制

5.1测试系统的组成

5.2测试系统的调试

5.2.1未处理腔体的调试

5.2.2处理后腔体的调试

5.2.3调试中的问题

5.3测试软件的编制

5.3.1模式识别

5.3.2测试程序的算法

5.3.3测试软件的主要功能

5.4测试步骤及样品制备

5.4.1样品的制备

5.4.2测试步骤

5.5本章小结

第六章测试结果及误差源确定

6.1空腔测试结果

6.1.1 TM0n0模圆柱腔重复性测试结果

6.1.2TM0n0模圆柱腔空腔长期稳定性测试结果

6.2样品测试结果

6.3误差分析

6.3.1误差源的确定

6.3.2相对介电常数误差确定

6.3.3损耗角正切的误差确定

6.4本章小节

第七章结论

致谢

参考文献

附录

攻硕期间取得研究成果