GB-T 9534-1988 毫米波频段固体电介质材料介电特性测试方法 准光腔法.pdf

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中华人民共和国?家标准
癌米波频段固体电介质材料介电特性測试方法
准光腔法
GB9534-88
Test method for complex permittivity
of solid dielectric materials at millimeter wave
frequencies using " Quasi-optle Cavity technigue
本标准采用光学腔,即半共焦准光腔作为测试腔体来测试固体电介质的介电特性。
本标准适用于可加工成片状的固体电介质材料。
本标准适用的测量范围
f=30~150G
=2~15
tan6=5×10-5~1×10
1量原理
准光腔存在多种模式,选定TEMr(00q为TEMc工作模式的模数)为工作模式,当腔长D、满足
下列条件时腔体谐振。
2 c
(q+1)+=tan
2f
AD sn.. . sasssa sws0..(1
式中:一谐振频
c-—光速,mm/s
R。一凹球面镱曲率半径,mm
准光腔稳定工作条件为
0≤1~2
R
R。
≤
式中:R1、R。为准光腔镜面曲率半径。
用一曲率半径为R。,半径为a1的金属凹球镜面和半径为a2的金属平面镜置于一机械传动装置上,
并保持两镜面的曲率中心联线与两镜面的口径中心点连线重合,构成半共焦准光腔。
梱合孔开在凹球面镜上,试样置于平面镜上。两镜之间的腔长距离D,可调,如图1
中华人民共和国电子エ业部1988-04-26批准
1989-02-01实施
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GB9534-88
图1
在确定的测试频率下,置入试样后,谐振腔的谐振长度和有载品质因数均发生变化。根据谐振频率、
试样厚度、置入试样前后腔的谐振长度和有載品质因数值(有载Q值),可以计算出试样的相对介电常
数出和损耗角正切值tan6。
2试验仪、设备
2.1半共焦准光腔
2.1.1技术要求
半共焦准光腔稳定工作条件
R。
半共焦准光腔的光学菲涅尔数(F)
F>4
式中:a1凹球面镜半径,mm
a2-平面镜半径,mm
一一谐振波长,mm。
2.1.2凹球面鏡和平面镜
根据半共焦准光腔稳定工作条件的一般要求,凹球面镜曲率半径为;
R。2D
(4
输入耦合孔开于田球面鏡中心,输出耦合孔位于输入糰合孔近側,孔壁厚度小于0.5mm
凹球面镜加工要求
R。士10pm
平面镜平面度:0.005;
球面镜和平面镜粗糙度:0.050
根据光学菲涅尔数范围确定球面镜的半径a1和平面镜半径a2,a2的取值还应大于5倍的東腰半径
瞟半径附计算公式原.7.2条
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半共焦准光腔的无裁品质因数(无載值)不小于80000
2.1.3机械传动装置
机械传动装置必须保证凹球面镜和平面镜的曲率中心连线与球面镜口径中心点和平面镜直径中心
点的连线重合。
凹球面镜和平面镜与重合连线的失调角必须小于0.5
调节平面镜位置可改变腔体长度D2,D,的读数分辨率≤0.1gm
2.1.4半共焦准光腔的结构推荐示意图见附录C所示。
2.2毫米波稳频稳幅信号源
输出功率应足以激励准光腔谐振并能使指示有效指示
输出幅值稳定度优于0.03dB/30min
率稳定度优于5×10-/h
2.3橢密标准衰减器
使用范围:0~10dBy
精确度:士0.05dB/10dB
端口驻波比:优于1.0
2.4数字式微波频率计
晶振频率稳定度:优于3×10-/d。
2.5隔离器
隔离度;大于20dB;
正向插入损耗待性:小于3dB
正、反向驻波比;小于1.15。
2.6检波器
灵敏度和信号源电平相适应
2.7指示器
指示器可选用选频放大器;数字电压表。采用选频放大器作指示器时应配用调制器进行方波调制。
a,选频放大器:工作频率10士8IHz,非线性误差小于满刻度值的2%
b.数字电压表:5位半
2.8试样厚度量具
读数分辨率:0.001mm。
3测试系统
测试系统方框图见图2
数中事
米稳
高器
定向
离
高
与,這
图2
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4介质试样
4.1试样半径大于3倍束腰半径,小于平面镜半径a
4.2试样厚度(な)
式中:M一大于或等于2的整数。
4.3试样
晶体试样晶轴定向小于0.5°。
5测试条件
5-1正常试大气条件
温度:20~30℃;
相对湿度:45%~75%;
气压:86~106kPa。
对一个试样在正常测试大气条件下进行测量期间,温度、湿度应该保持稳定状态。
5-2仲裁测试的标准大气条件
温度:24~26℃;
相对湿度:48%~52%y
气压:86~106kPa。
试步
6.1测定样品厚疲な,精确到0.002mm。
6-2开启测试系统,预热,使系统进入稳定工作状态。橢密标准衰减器置于起始衰减位置。
6-3数字式微波频率计测定准光腔工作频率。
6,4根据工作频率,选取半共魚准光腔TEM工作模式的模数Q,计算空腔谐振时的腔体长度D。
6.5依据计算的腔长D。,调节机械传动装置使空腔谐振,并使指示器指示读数最大。记录空腔谐振时
的腔长读效Do和指示器指示的读数值。
6-6调节精密衰减器使衰减量增加3dB,从指示器上读取谐振半功率点的指示值
67调节精密衰减器,将衰减器回复到起始分贝位量,指示器回复劉原来的谐振指示读数值。
6.-8根据6.6条中读取的半功率点指示僅,调节机械传动装置,改变腔体长度,测定对应谐振半功率点
频率宽度的腔长变化量
6.9将测试样品置于平面镜中央,腔体长度置于D。位置,调节机装置,缩短腔体使其恢复谐振。读
取指示器读数最大时的腔长Da读数和指示器指示值。
6-10依照测试步骤6.6~6.8条测定置有试样时谐振半功率点频率宽度所对应的腔体长度变化量
6-11翻转样品,根据测试步骤6.3至6.10条对测试样品再进行测试。
6-12将重复测试二至三次数据的算术平均值作为最终测试结果
6.13测试原始记录表格见附录B
7计算公式
7.1空腔湝振时腔长Dっ由公式〈1)计算。
7.2相对介电常数计算公式
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