[实用新型]一种用于材料介电常数测试的谐振腔测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料介电常数测试技术领域，特别地，涉及一种用于材料介电常数测试的谐振腔测试装置。

背景技术

介质材料在高温下的微波电磁参数测量在某些情况下显得非常重要，比如选择高速飞行器的头部雷达天线罩材料时。高速飞行器由于气动加热，头部天线罩可以达到很高的温度(往往超过1000℃)，要确保天线罩具有足够的微波透射率，必须提前获得各种材料在高温下的电磁参数，从而选择正确的材料建造天线罩。

测试材料复介电常数的方法主要有传输反射法和谐振腔法。传输反射法通过测试微波入射到材料表面后的反射、传输系数，再解出复介电常数和磁导率。谐振腔法是将样品放入谐振腔中，根据放入样品前后谐振频率和品质因子的变化来解出材料的复介电常数和磁导率。谐振腔法特别适合低损耗材料的电磁参数测试，具有很高的测试精度，低损耗材料广泛用于雷达天线罩。

文献“《宇航材料工艺》航天材料及工艺研究所主办，2011年第2期，由陈聪慧、何凤梅、李恩与李琦发表的透波材料高温介电性能评价表征”。文献中详细介绍了透波材料高温介电常数测试的研究现状：20世纪70-80年代，美国的NASA LRC(兰利研究中心)测试了透波窗口候选材料1200℃下的介电常数，采用了终端短路法，矩形波导作为微波传输线，文献报道了选用铂铑合金(最高使用温度1800℃)制作微波器件，但未进行测试误差分析。英国采用石墨(升华温度3650℃)制作矩形波导测试了7.5GHz-40GHz频段材料从室温至2000℃的复介电常数。加拿大R.M.Hutcheon采用圆柱谐振腔对材料室温至1500℃介电常数进行测试研究。俄罗斯在20世纪80年代采用高Q谐振腔建立了X波段材料介电常数测试系统，测试温度可达1200℃。“九五”期间，国内航天材料及工艺研究所与电子科技大学联合开展了2GHz-18GHz、室温至1200℃低损耗材料谐振腔测试技术及系统的研究。

高温微波测试装置中的主要部件是耐高温微波器件，这些器件包括波导管、谐振腔等，从现有技术看，制备耐高温微波器件的材料主要有石墨、铂铑合金等。但采用石墨、铂铑合金制造的耐高温微波器件具有以下不足：

1、石墨制造的耐高温微波器件不能在氧化气氛下进行高温介电常数测试，需要在真空状态或惰性气体保护的环境下进行高温介电常数测试，导致测试装置复杂、成本高。

2、石墨制造的耐高温微波器件不能在空气中进行高温介电常数测试，不能反应材料真实的使用情况。

3、石墨制造的耐高温微波器件在高温气氛中会产生升华，污染测试样品，导致测试结果出现误差。

4、使用铂铑合金制造耐高温微波器件，铂铑合金的使用量比较多，导致设备成本昂贵。

针对这一现象，专利号为200710050347.7的中国专利公开了“一种用于高温下微波测试的圆柱形高Q谐振腔”，对现有技术做出了改进，专利中公开了采用薄层耐高温的贵金属材料制作圆柱形高Q谐振腔的腔体，并采用耐高温材料支撑贵金属腔体，支撑材料采用石墨，贵金属采用铂铑合金。此种结构，使用石墨作为支撑材料，谐振腔采用铂铑合金，对于成本有一定的降低，但谐振腔的铂铑合金用量仍旧比较大；同时，石墨材料不能在氧化气氛中使用的问题也没有得到解决。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种用于材料介电常数测试的谐振腔测试装置，以解决现有技术中石墨制造的耐高温微波器件不能在氧化气氛下进行高温介电常数测试，导致测试结果出现误差；铂铑合金制造耐高温微波器件成本昂贵的技术问题。

为实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于材料介电常数测试的谐振腔测试装置，包括：氧化物陶瓷或氮化物陶瓷材料制成的谐振腔，谐振腔的腔筒开口处设置有氧化物陶瓷或氮化物陶瓷材料制成的活塞，在谐振腔的侧壁开设有耦合孔，氧化物陶瓷或氮化物陶瓷材料制成的波导管对应耦合孔与谐振腔连接；在谐振腔的腔筒内壁、波导管的内壁及活塞的表面均覆盖有导电金属层。

进一步地，谐振腔为氧化铝、氧化锆、二氧化硅、莫来石或氮化硅陶瓷材料制成。

进一步地，活塞为氧化铝、氧化锆、二氧化硅、莫来石或氮化硅陶瓷材料制成。

进一步地，波导管为氧化铝、氧化锆、二氧化硅、莫来石或氮化硅陶瓷材料制成。

进一步地，谐振腔的腔筒内壁、波导管的内壁及活塞表面的导电金属层为铂、铱或铂铑合金的导电金属层。

进一步地，导电金属层的厚度大于1μm，表面电阻小于0.1欧姆。

进一步地，谐振腔上设置有螺纹孔，波导管采用氧化物陶瓷或氮化物陶瓷材料制成的螺钉与谐振腔连接。