[发明专利]一种多频点材料测试系统及方法

权利要求书

1.一种多频点材料测试系统的测试方法，一种多频点材料测试系统包括矢量网络分析仪和同轴开式谐振腔；所述同轴开式谐振腔包括外导体、内导体、第一信号耦合环和第二信号耦合环；外导体为含有开口端的中空圆柱体，内导体为实心圆柱体，内导体固定在外导体的内部并与外导体同轴设置，开口端的开口的中心设置在内导体和外导体轴线上，开口的端面与内导体3和外导体2轴线垂直，所述内导体和外导体之间形成空腔并通过所述开口与外界相通形成开式的谐振腔，所述开口处用于放置待测材料；所述第一信号耦合环和第二信号耦合环设置在外导体的内表面，所述同轴开式谐振腔通过第一信号耦合环和第二信号耦合环与矢量网络分析仪连接；其特征是，包括如下步骤：

1)通过矢量网络分析仪测得不放置材料时第p个模式TEMp模式下的空腔的谐振频率及品质因数，若n表示第n个TEM波，此时n＝p,p为自然数，且p≤5；

2)分别测量TEMp模式下放置已知复介电常数的标准样品与被测样品时谐振频率和品质因数，标准样品至少为两个；

3)根据TEMp模式下测量的标准样品与被测样品的谐振频率和品质因数计算被测样品的复介电常数；

4)根据步骤3)计算的被测样品的复介电常数反推更高频的第q个模式TEMq波下的谐振频率偏移量，此时n＝q,q为自然数，qp；

所述步骤4)反推在TEMq模式下放置被测样品的谐振频率的偏移量的步骤具体为：

4-1)根据同轴开式谐振腔高度与TEM模的谐振频率关系和仿真获取第q个模式TEMq波下的空腔谐振频率的大概位置，通过矢量网络分析仪搜索测出TEMq模式下的空腔谐振频率和品质因数；

4-2)根据步骤4-1)测得的TEMq模式下的空腔谐振频率、TEMq模式下放置标准样品时的谐振频率和品质因数以及TEMp模式下计算被测样品的复介电常数的实部，计算在TEMq模式下放置被测样品的谐振频率的偏移量；

5)在第q个TEM波模式下，通过矢量网络分析仪测量在谐振频率偏移量范围内搜索放置被测样品时的谐振频点的谐振频率和品质因数；

6)根据步骤5)测量的谐振频率和品质因数和步骤(3)的计算方法计算在第q个TEM波模式下被测样品的介电常数。

2.如权利要求1所述的一种多频点材料测试系统的测试方法，其特征是：所述外导体的开口端为圆台体形状，开口设置在圆台体的顶部，所述开口为圆形。

3.如权利要求1所述的一种多频点材料测试系统的测试方法，其特征是：所述内导体靠近开口的一端为圆锥体。

4.如权利要求1所述的一种多频点材料测试系统的测试方法，其特征是：所述内导体和外导体材料为铜。

5.如权利要求1所述的一种多频点材料测试系统的测试方法，其特征是：所述步骤3通过如下公式计算：

其中，n表示第n个TEM波，m为样品号，Δf_mn＝f_mn-f_0n，f_0n表示TEMn模式下的空腔谐振频率，Δf_mn表示TEMn模式下放置样品m时的频偏量，Q_mn表示TEMn模式下放置样品m的品质因数，A、T、G为中间变量。

6.如权利要求1所述的一种多频点材料测试系统的测试方法，其特征是：所述步骤(3)的计算方法具体为：

根据标准样品第n个TEM波模式下测量的谐振频率和品质因数,通过公式(2)和公式(3)计算获得中间变量A、T、G的数；

根据获得的中间变量A、T、G的数值以及被测样品的谐振频率和品质因数，计算在第n个TEM波模式下被测样品的介电常数。