[发明专利]低损耗电介质材料高温复介电常数测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于微波、毫米波技术领域，特别涉及微波、毫米波低损耗电介质材料的复介电常数测试技术。

背景技术

微波、毫米波低损耗电介质材料在微波、毫米波器件和系统中应用是十分广泛。作为微波、毫米波介质的一个基本参数，复介电常数及其温度特性是评价低损耗电介质材料性能的主要依据，也是进行微波器件设计的重要参数。在进行低损耗介质材料的研究和应用及其性能评定时，都必须经过其性能参数的实际测试。当被测介质为各向异性材料时，测试装置中电场的方向应与材料实际应用时的电场方向相同。当材料应用于天线罩等装置时，电场方向平行于样品的表面。

国外对低损耗介质材料复介电常数在微波频段下的高温测试工作已开展了多年，常用的测试方法为谐振法。在谐振法中，通常采用圆柱形谐振腔。测量时，电场方向平行于样品的表面。

文献“黎义，李建保，何小瓦，采用谐振腔法研究透波材料的高温介电性能，红外与毫米波学报，2004，Vol.23，No.2，p157～160.”中介绍了俄罗斯高温介电性能测试仪。所采用的腔体为圆柱形谐振腔，工作模式为TE_01n模式，测试温度为15～1200℃，工作频率为9～10GHz，采用氮气气氛保护。测试时，采用的方法为变腔长法，即通过高温下腔体长度和无载品质因数的变化来进行复介电常数的测量。这种方法需要在高温下改变谐振腔下端盖在腔筒中的位置来进行测量，测试装置复杂。而且，腔体长度变化的测量精度会严重影响介电常数的测量精度。

文献“郭高凤，李恩，张其劭，李宏福，低损耗介质材料复介电常数的变温测试，航空材料学报，2003，Vol.23增刊，p194～197.”中采用圆柱形谐振腔在X波段对介质的复介电常数进行了室温～200℃的变温测试。测试采用的方法是固定腔长法，文中采用在圆柱腔内壁镀金的方法，以免在高温下内壁镀层金属氧化而导致腔体品质因数下降。但金属镀层金能承受的温度有限，且若和基底金属的膨胀系数相差过大时，容易产生脱落。当温度上升到1000℃时，不易再采用这种方法。

文献“Zhang G，Nakaoka S，Kobayashi Y，Millimeter wave measurements of temperaturedependence of complex permittivity of dielectric plates by the cavity resonancemethod，AMPC，1997，p3913～3916”、“Kobayashi Y，Shimizu T，Millimeter wavemeasurement dependence of complex permittivity of dielectric plates by a cavityresonance method，IEEE MTT-S，1999，p1885～1888”、“Shimizu T，Kobayashi Y，Millimeterwave measurements of temperature dependence of complex permittivity of GaAs disksby circular waveguide method，IEEE MTT-S，2001，p2195～2198”中采用将圆柱形谐振腔腔体在腔长一半处切开，样品放在两个半腔体中间的方法进行复介电常数的变温测试，测试温度仅为100℃，且测试装置较为复杂。

综上所述，国外在低损耗材料复介电常数高温测试技术方面已研究了多年，通常采用圆柱形谐振腔固定频率点改变腔长法或采用将样品放在两个半腔体中间的方法进行低损耗材料复介电常数的高温测试。这些测试装置较复杂、测量精度低，很难适应低损耗材料复介电常数的更高温度的测试现状要求。

发明内容

本发明的任务是提供一种高温下低损耗电介质材料复介电常数的测试方法及测试装置。该方法及装置适合高温环境下微波、毫米波频段范围内介质材料复介电常数的测试，为微波、毫米波介质材料复介电常数高温温度特性研究提供测试结果。

本发明详细技术方案：

低损耗电介质材料高温复介电常数测试装置，如图1所示，包括微波信号源、圆柱形高Q谐振腔、真空高温炉和标量网络分析仪。圆柱形高Q谐振腔位于真空高温炉中。