微波复介电常数测量方法研究(3)
到测试样品时 , 发生反射和透射 , 测量此反射和透射 , 从而计算介质的复介电常数
或电磁参数。自由空间法要求样品平坦、双面平行、相对面积足够大 , 测量时要
注意避免电磁波的绕射和空间二次散射。
2.1.2 谐振腔法谐振腔微扰法往往采用较小被测介质材料置入谐振腔 , 对腔内场进行微小
的扰动 , 通过对扰动前后谐振腔进行测量 , 可得介质材料的复介电常数。
谐振法非常适用于低损耗材料复介电常数测试 ， 无论采用何种谐振方法 ， 其
测试频率均要受到腔体的谐振频率限制 。 若需要完成宽频带的测试 ， 应具备一定
量的测试点 ， 相邻测试频率点间的频宽不宜过大。
谐振腔微扰法往往采用较小被测介质材料置入谐振腔 , 对腔内场进行微小的
扰动 , 通过对扰动前后谐振腔进行测量 , 可得介质材料的复介电常数。
介质谐振器法是对高介电常数、低损耗的被测介质制成圆柱形谐振器 , 利用
谐振器的谐振频率和品质因数 , 根据对应的谐振模式计算介质的复介电常数。
高 Q 谐振腔法采用圆柱形腔的 TE01n 模 , 向腔体内置入圆盘形介质样品。通
过测试加载样品腔前后 , 固定谐振频率下腔体长度的变化或固定腔体尺寸、谐振
频率的变化 , 完成复介电常数的测试。
2.1.3 介质材料复介电常数变温测量 的小结
对网络参数法 , 即通过测定加载样品后传输系统的网络参数来计算复介电常
数的方法 , 可以完成宽频变温测试。但当测试样品的厚度或体积比测试波长小时
或被测样品是低损耗介质时 , 具有较大的测试误差。采用自由空间法进行变温测
试时 , 除有网络参数法的缺点外 , 还需要考虑电磁场的绕射影响和空间电磁波多
次散射的影响。
谐振法非常适用于低损耗材料复介电常数测试 , 无论采用何种谐振方法 , 其
测试频率均要受到腔体的谐振频率限制 。 若需要完成宽频带的测试 , 应具备一定
量的测试点 , 相邻测试频率点间的频宽不宜过大 。 微扰法可以完成宽频变温测试 ,
但在宽频带测试中 , 要注意整个频带内要符合微扰条件。介质谐振器法适用于高
介电常数介质的测试 , 测试结果均大于 10, 其最高测试温度不大于 200 e 。 TE01n
模圆柱高 Q 谐振腔法 , 可以进行变温测试 , 其电场极化方向平行于被测样品表面 ,
并且该法可以进行低介电常数的材料测试 , 其最小测试介电常数范围可以小于
1.5 。 多模螺旋线谐振腔在材料的宽频高温测试方面有一定的优势 , 但此方法进
行低损耗介质测试时 , 将带来较大的测试误差。对低损耗材料复介电常数的变温测试和当温度高于 800 e 宽频带测试时 , 其准确测试的方法和文献较少 。 变温测试
过程中 , 加热和恒温时间长 , 为提高测试速度 、 减少测试工作量 , 需要采用全自动
化测试。对复介电常数的变温测试 , 其测试技术和方法有待提高 , 并将朝着测试
迅速、准确、可靠、使用方便、宽频带、提高测试温度和自动化等方面发展 , 以
满足材料研制、生产和使用的需要。
2 2 2 2 .2.2.2.2 利用单片机测量介电常数 利用单片机测量介电常数 利用单片机测量介电常数 利用单片机测量介电常数
电介质的介电常数 E r 不仅是静电学 、 电磁学 、 电工学中一个重要的物理量 ,
而且在工程技术中也是很重要的参数 , 所以介电常数的测量成为物理实验和工
程应用中的重要内容之一。
本设计将电容值转变为方波信号 , 通过单片机测量方波信号的频率 , 数据
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