[发明专利]用于材料屏蔽效能测试的宽带连续导体同轴线夹具

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种用于材料屏蔽效能测试的夹具，具体来说，设计制作了一种采用阶梯过渡的宽带连续导体同轴线夹具。

背景技术

电磁脉冲作为一种宽频带、高场强的瞬态信号，其对各类屏蔽材料的作用机理十分复杂，仅使用频域测试并不能满足材料的电磁脉冲屏蔽效能(SE)研究需求。而材料屏蔽效能的时域测试方法大都是在参考现有标准GJB 6190-2008和IEC 61587-3的基础上进行的，其测量属于强电磁脉冲环境下的弱信号测量，必然对测试系统的带宽和动态范围有很高的要求。

国内解放军理工大学已成功研制了小型脉冲电场和脉冲磁场屏蔽效能测试系统，采用光纤测量设备，并实现了数据采集与处理的自动化。西北核技术研究所还使用“试件法”对某特种水泥材料进行了屏蔽效能的时域测试。但此类基于光纤传输的电磁脉冲测量系统，由于受脉冲源、脉冲模拟器、脉冲传感器性能的制约，存在着时域测试系统准备时间长、脉冲激励源重复性不好、测试结果相差较大的问题。屏蔽室窗口法虽然在高频段的重复性好、可靠，但是由于窗口尺寸的原因，在低频段存在着一个截止频率，用于电磁脉冲测试时，低频成分必然会极大的衰减，而能够从直流到高频传输信号的同轴线则能很好的改善这些问题。

典型的同轴线夹具大多是按照美国材料试验学会(ASTM)的ES7和D4935两个标准制作，测试频率上限均为1.5GHz。ES7的特点是同轴线的导体连续，低频下限主要由信号源确定，理论上可到直流。D4935的特点是内外导体全断开，使用法兰配合塑料螺钉夹持材料，依靠测试面的容性电流保持电连接，其低率下限为30MHz。而随着材料向着高效能、高频段屏蔽方向的发展，以及一些上升沿更加陡峭的电磁脉冲的出现，急需将测试夹具的高频上限扩展。虽然国外已在2006年和2009年，研制了高频上限达到了8GHz和13.5GHz的D4935类导体全断开的同轴测试装置，但是其低频性能仍然不足。针对以上方法不能兼顾低频和高频测试性能的不足，本发明提供了一种宽带连续导体同轴线夹具。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于材料屏蔽效能测试的同轴线夹具，解决现有材料屏蔽效能测试装置带宽不足、不能满足材料电磁脉冲屏蔽效能测试的问题。

为解决上述问题，本发明使用黄铜作为材料，以聚四氟乙烯圆环作为内导体的支撑介质，不连续处采用阶梯过渡的方式，制作了一种导体连续的圆同轴线夹具。

本发明配合矢量网络分析仪，可以测量金属网、导电薄膜、导电玻璃、导电布、导电介质板、表面涂覆或镀导电层材料等电磁屏蔽材料的屏蔽效能，材料试样的最大厚度不超过4mm。

本发明配合脉冲信号源，宽带示波器以及衰减器等搭建材料屏蔽效能的时域测试系统，可以测量材料的电磁脉冲屏蔽效能。

本发明的优点：

1、采用阶梯过渡段可以大大缩短同轴线夹具的长度，减小制作、装配的误差。优化算法与仿真软件结合的设计方法，保证了同轴线夹具内外径尺寸、阶梯错位距离以及支撑介质尺寸和安装位置的最优化。

2、实际制作的同轴线夹具在将材料屏蔽效能频域测试的高频上限扩展到10GHz的同时，导体的连续保证了同轴线夹具的低频下限到直流。反射损耗在0-8GHz的范围内小于-20dB，传输损耗小于0.7dB。

3、可以用于材料对于电磁脉冲的屏蔽效能时域测试，减小了因同轴线夹具带宽不足引入的误差。

4、测试样本缩小为内直径3mm，外直径20mm的圆环状材料，减小了测试样本与同轴线的接触阻抗以及测试样本与同轴线夹具耦合电容的影响。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明宽带连续导体同轴线夹具的装配图；

图2-图8是本发明宽带连续导体同轴线夹具的各组成部件图；

图9是由本发明组成的材料屏蔽效能频域测试系统；

图10是由本发明组成的材料屏蔽效能时域测试系统。

具体实施方式

图1为本发明宽带连续导体同轴线夹具的装配图，分别由外壳(1、2、3)组成的外导体壳，2个支撑介质(4)，由内导体(5、6、7)组成的内导体构成。本发明的两端留有N型同轴连接器的安装底座，与其它测试设备连接。