带状线法测量微波材料的复介电常数.pdf

第2期
る嚼予
Vol 9 No.2
2014年4月
Joumal of CAEIT
pr.2014
“电燕础礼研呢”专
doi:10.3959/j-isn.1673-5692.2014.02.005
带状线法测量微波材料的复介电常数
张文喜,郑庆瑜,郑彩平
(中国电子科技集团公司第46研究所,天津300220)
摘要:精确对量低损耗徽波材料的复介电常数十分重要。利用带状线法测量微波介质基板常温
和变温的复介电常数,得到了高精度的测试结果。结果表明了用帯状线法测璗低损耗微波介质基
板复介电常数的有效性和准确性。还分析了帯状线测试方法中产生的误差和应该注意的事项
关键词:变温试;带状线法;复介电常数;复合介质
中图分类号:TM25文献标识码:A文章编号:1673-5692(2014)02-136-04
Strip-line Test Methods for Plural Permittivity of Microwave Material
ZHANG Wen-xi, ZHENG Qing-yu, ZHENG Cai-ping
No 46 Research Institute of CETC, Tianjin 300220, China)
Abstract: It is necessary to get accurate plural permittivity of low loss microwave material. Strip-line test
methods to measure plural permittivity of microwave dielectric substrate on normal and variable tempera-
ture are used, and accurate result is got. The resul shows that the strip-line lest methods to measure plu:
ral permittivity of low loss microwave material are validity and accuracy. The error and attention in the
strip-line test methods are also analyzed
Key words; temperature test; strip-line test methods; plural permittivity; microwave material
用于低损耗材料复介电常数的测试,测试结果比较精
0引言
确。但其测试频率受到腔体诺振频率的限制,若要实
现宽频带的测试就要选用多模测试,并且相邻谐振模
电子产业正在向高频化,宽工作频带,高传输速式间的频率问隔不能过大。在多模测量过程中容易受
度方向发展,该趋势促进了高频微波材料的发展,同到杂模的干扰,这是谐振法在测试过程中的一大难点。
时也对微波介质材料提出了更为苛刻的要求。众所
采用带状线谐振法对低损耗覆铜板进行了复介
周知在高频下电路信号的传输速度与介电常数有直电常数的常温和变温测试,得到高精度的结果,对测
接的关系,而信号的传输损失与介质损耗角正切成试中产生的误差进行了详细分析,提出了测试过程
正比。这些都表明准确测量微波材料在高频下的介中应注意的事项
电常数和介质损耗角正切十分必要。
介质材料的电磁参数测试方法主孌分为网络参1实验部分
数法和谐振法。两种方法各有优缺点。网络参数
法能测试高损耗材料的复介电常数且能实现连续扫1.1测试原理
频测试,此外测试夹具加工相对简单,成本较低。缺
带状线是由两块相距为b的接地板与中间宽度
点是对低损耗材料的损耗测量精度不高。谐振法适为昭、厚度为t的矩形截面导体带构成,如图1所
收稿日期:201403-21修订日期:201404-15
基金项目:科工局基础科研配套项目。
万方数据
2014年第2期
张文喜等;带状线法测量微波材料的复介电常数
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示。帯状线谐振器是一段截断的带状线。在测量性阻抗公式为
时,将样品放在封闭谐振腔电场最强处,利用样品放
置前后对腔体电磁场结构的改变,通过测试腔体的
mV(クノ+6.27(2)
品质因数及谐振频率变化从而得出材料的电磁参
数。对样品进行测试时,在样品中传播的电磁波为
TEM波,即电磁场只分布在与传播方向垂直的横截
0.0796
面上,如图2所示。它的截止波长A=∞,工作波
0.5
+「W
2
长A=A/Ve,
接地板
内导体
当,<10时精度优于0.5%。
图1带状线结构图
长为L的带状线诸振腔其中一个端面看过去的
输人阻抗为,
Z。=Z
Z,+ Zotanh (yl)
由于带状线终端短路,故2=0,得到
图2带状线谐振器内的电磁场分布
Zn=R+X(R、X都为实数)
当阻抗Z。为纯电阻时,即式(4)中X=0,谐振
1.2样品制备
腔产生谐振,从而得出谐振时应该满足的条件]为
nc
将覆铜板上的铜箔去掉或保留一面铜箔,得到
5
个均匀、表面光洁、平整的介质基板。将基板按照
根据式(5)可以得到样品的介电常数为
长度L=50±0.5mm,宽度L'=30±0.5mm切割
得到两片尺寸相同的基板,然后把两片叠在一起,中
间放一个薄金属导带,固定在样品架上。
c为光速。
1.3测试系统
在带状线的开路端附近,电场的分布发生变形,
其电场线延伸到截断端的外面,这样在这个局部区
测试系统方框图,如图3所示。
域内要储存电能,就像连接了一个电容负载,等效
尖量网络分
段(△)理想开路线。此时?,
析仪N5230C
液控制系统
42(1+△の)2
微机
带状线谐振器
△以也可以通过计算得到,
图3测试系统方框图
1.4理论基础
(8)
特性阻抗和衰减常数是带状线两个最重要的参
式中,n为当谐振器在频率。上谐振时沿金属导带
数,有了这两个参数就能对带状线谐振腔进行分析
驻波分布的半波长个数;f。为第n号模式谐振频率;z
计算。
为长边上的谐振导带长度;m为当谐振器在频率
1.4.1特性阻抗和介电常数简介
上谐振时沿金属导带'"驻波分布的半波长个数;fn
带状线的特性阻抗公式为
第m号模式的谐振频率;'宽边上的诸振导带长度。
n的计算公式为
C1
惠勒用保角变换法得到有限厚度导体带状线特
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