终端短路法材料介电性能变温测试技术研究

作     者：何山 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：崔红玲

授予年度：2014年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：微波材料 变温测试 终端短路法 复介电常数 

摘      要：在航天航空、军事、医疗等众多领域中,微波材料的应用随处可见。一般来说,大部分的微波材料只要求在常温环境下完成工作即可。然而,当处于几百度甚至上千度的工作环境中时,微波材料的复介电常数会随着温度变化呈现非线性变化,如果不能准确了解这些材料的性能,正确地使用微波材料,这将会对微波材料设备产生不可估量的影响。因此,建立一套材料介电性能变温测试系统,准确测试不同微波材料在不同温度及不同频率下的介电性能变化,为微波材料设备的生产提供数据参考,具有非常重要的价值。本文以经典的终端短路法测试理论为基础,对传统的终端短路法测试结构进行了改进创新。其中主要体现在两个方面：第一,高方向性定向耦合器的加入,简化了方向性误差校准,同时保证了测试精度。第二,在结构中加入波导开关,利用响应校准,可以起到实时校准的作用,特别是在本测试系统中,可大大提高测试实验的重复性。本文设计制作了本测试结构中所需的同轴-矩形波导模式转换器、定向耦合器、高温波导等微波器件,完成测试系统组建。以测试系统为核心,对真空装置、感应加热装置、水冷机、温控设备等各子系统进行联调工作,完成材料介电性能变温测试系统的搭建。在频率15 GHz附近利用自动化测试软件实现了室温～1200℃微波材料介电常数的变温测试。根据测试结果分析,本变温测试系统达到了如下技术指标：测试频率：15 GHz及附近频点(Ku Band)测试温度：常温～1200℃测试范围：室温：εr’=1.0～12 tanδε=0.001～0.11200℃:εr=1.0～12 tanδε=0.005～0.1误差范围：室温：|Δεr’/εr’|≤5% |Δtan δε/tanδε|≤14% tan δε+0.001 1200℃:|Δεr’/εr’|≤10% |Δtan δε/tanδε|≤28% tanδε+0.002