諧振腔法測介電常數的方法

一、方法簡介

     TE01δ模介質諧振器技術是一種非常精準的測量塊狀低損耗盤狀或柱狀介質陶瓷復介電常數的技術。通過矢量網絡分析儀測量樣品放置前和放置后諧振峰的頻率偏移量△f 以及品質因數 Q值變化，基于嚴格的電磁場分析，得到介質材料復介電常數的準確解。測試系統如圖 1 所示。

圖1 標號說明：1.樣品腔，2.被測材料，3.支撐柱，4.耦合探針，5.微波測試線纜，6.矢量網絡分析儀，7.耦合調節螺紋。

二、操作步驟

（一）測量樣品直徑和高度，并記錄。將USB 授權鑰匙插入電腦，并打開測量軟件。按照圖1 所示連接系統，如下圖所示：

（二）測試分為手動測試和自動測試。本公司提供與客戶矢量網絡分析儀相配套的測試軟件，可進行自動測試，使用其它矢量網絡分析儀則只能進行手動測試。

1、手動測試

（1）利用矢量網絡分析儀測量空腔狀態（閉式諧振腔內未放入被測樣品）諧振頻率f和相應 Q 值，期間需要調節耦合探針深度，使諧振峰處散射參數S21 模值處于-40dB~ -50dB 之間，并記錄，如下圖所示：

（2）將樣品放置于腔內，測量加載樣品后的諧振峰 f 和相應 Q 值，使用調節螺紋調節耦合探針深度，使諧振峰處散射參數 S21 峰值處于-25dB~-50dB 之間，然后記錄，放入樣品后諧振峰會左移，如下圖所示。

（3）將空腔諧振頻率和相應Q值、加載樣品后的諧振頻率和相應Q值、樣品直徑和高度依次輸入測量軟件，點擊計算得到介質材料介電常數與損耗角正切。

2、自動測試

（1）在軟件測試界面點擊自動測試測量空腔狀態（閉式諧振腔內未放入被測樣品）諧振頻率 f 和相應Q 值。

（2）將樣品放置于腔內，軟件界面點擊添加樣品，輸入樣品的直徑和高度，點擊自動測試測量加載樣品后的諧振峰f 和相應Q 值，然后點擊計算得到介質材料介電常數與損耗角正切。

（三）提示

    樣品加工誤差應盡可能小，樣品加工誤差越小，測試越精準。對于手動測試介電常數，應注意：

1、空腔參數設置可采用默認值，提高測試效率，但準確度稍有下降。

2、關于諧振峰的判斷：根據電磁諧振的原理，腔內會形成多個諧振模式，網絡分析儀會測得多個諧振峰，錯誤的諧振峰，會導致錯誤的測試結果，諧振峰的判斷方法如下：空腔諧振峰頻率固定在某一定值x附近，容易識別。而放置樣品后的諧振峰，其左移量與樣品的尺寸和介電常數相關，但必定小于x，一般在小于 x的頻段會出現幾個干擾峰影響判斷，識別方法：抬起諧振腔上蓋，觀察諧振峰的變化情況，正確的諧振峰會稍往左偏移，峰消逝不明顯，而干擾峰會有明顯消逝現象。

3.、網 絡 分 析 儀 參 數 設 置 建 議 ：

（1）掃 頻 點 數 ＞ 1600（sweep->point :1600）；

（2）中頻帶寬：＜10kHz（IF：10KHz）；

（3）使用光標功能自動追蹤諧振峰（Marker->Marker Search->Bandwidth）

三、開箱檢查及注意事項

(一)外觀整潔、完好；

(二)無明顯劃痕、變形、開裂、銹蝕或其它形式的損壞；

(三)緊固件無缺件、松動，結構件平整、光滑、無損壞。

四、使用過程注意事項

(一)諧振腔為二端口微波器件，接口類型為 SMA-Female，注意保護接口，接口內不能進異物，使用與之機械兼容的射頻線纜進行連接；

(二)操作時，操作人員應輕拿輕放，謹防碰撞、擦劃；

(三)使用完畢后，用護蓋保護好同軸接口端，防止進入粉塵。

五、軟件安裝及注意事項

      測試軟件為Windows 免安裝應用程序，操作系統要求 Windows 7 及以上，電腦端插入授權鑰匙即可正常使用。