[发明专利]一种材料介电性能的精确测试方法及系统

说明书

本发明公开了一种材料介电性能的精确测试方法及系统，包括：通过谐振腔法激励谐振腔获得谐振曲线；记录测试频率以及与测试频率一一对应的复信号数据；建立复信号数据与测试频率、谐振频率和3dB带宽之间的等式关系；对所述等式关系进行线性化处理；根据线性化处理后的等式关系建立最小二乘法公式；通过对最小二乘法公式求偏导得到谐振频率和3dB带宽；根据谐振频率和3dB带宽求得品质因素；通过谐振频率和品质因数获得材料的介电特性。本发明有益效果：采样点数越多，有效利用了所有的数据采样点，充分利用幅度相位信息，在不增加任何硬件成本的前提下，提高谐振频率和品质因数提取精度，降低随机噪声对提取精度的影响。

技术领域

本发明属于材料介电性能测试技术领域，尤其涉及一种材料介电性能的精确测试方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在材料介电性能的测试中，用谐振腔法来测量材料的介电特性是通过获得谐振频率和品质因数来计算获得。因此获取谐振频率和品质因数的精确度越高，材料测试测试的精度就越高。本发明针对的是一种精确获取谐振腔谐振频率与品质因数的方法，利用矢网获得的S参数的幅度相位的扫频信号，通过一种线性回归方式，减少矢网获取信号的误差，提高谐振频率和品质因数获取的精度，从而提高谐振腔法材料测试的测试精度。

矩形谐振腔微扰法的测量原理如图1所示，选取适当的矩形腔尺寸使TE_10n(n为奇数)模式图1所示为典型的谐振腔法材料测试场景示意图，利用信号产生与收发设备进行信号的产生与接收，常用的信号收发设备为矢量网络分析仪或标量网络分析仪，激励谐振腔产生谐振曲线，谐振曲线包含当前测试信号的谐振频率和品质因数，3dB法谐振频率和品质因数提取原理示意图如图2所示，首先搜索测试数据的最大值，记为A_max，其对应的频率f₀即为当前测试数据的谐振频率，然后计算最大减3dB对应的频率，记为A_max-3dB，A_max-3dB对应的频率包含左右两个，记为f₂、f₁，于是当前测试数据的品质因数采用公式(1)进行计算，

f₀和即为测试数据的谐振频率和品质因数。

上述的获取谐振腔谐振频率与品质因数的方法优点是计算简单，但是，测试时受环境因素影响大，获取的谐振频率和Q值波动大，导致介电特性的测试结果波动大，测试误差大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种材料介电性能的精确测试方法及系统，利用矢网获得的S参数的幅度相位的扫频信号，通过一种线性回归方式，减少矢网获取信号的误差，提高谐振频率和品质因数获取的精度，从而提高谐振腔法材料测试的测试精度。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种材料介电性能的精确测试方法，包括：

通过谐振腔法激励谐振腔获得谐振曲线；

记录测试频率以及与测试频率一一对应的复信号数据；

建立复信号数据与测试频率、谐振频率和3dB带宽之间的等式关系；

对所述等式关系进行线性化处理；

根据线性化处理后的等式关系建立最小二乘法公式；

通过对最小二乘法公式求偏导得到谐振频率和3dB带宽；

根据谐振频率和3dB带宽求得品质因素；

通过谐振频率和品质因数获得材料的介电特性。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种材料介电性能的精确测试系统，包括：