介质谐振器法复介电常数的变温测试系统的研制

作     者：李雪玲 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李恩

授予年度：2013年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：介质谐振器 截止开腔法 变温测试 复介电常数 频率温度系数 

摘      要：高品质的介质谐振器是众多微波电路和系统的关键功能元件。随着微波电路与系统的快速发展，今后介质谐振器中的大部分将成为微波集成电路的直接组成部分。然而，研制新型材料，特别是更高介电常数、极低损耗的介质材料仍是非常重要的。另外微波器件的工作环境、工作温度不可能是一直不变的，因此要了解微波介质材料复介电常数和频率温度系数随温度变化的情况，以便设计出在任何恶劣的环境下仍满足系统指标要求的微波电路器件。准确测量微波介质谐振器在变温环境下的相对介电常数、损耗角正切和频率温度系数，无论是对于介质谐振器、材料研究，还是其应用，都是至关重要的。根据相关科研院所的要求，本文研制了一套介质谐振器法复介电常数的变温测试系统。 首先，本文对国内外采用介质谐振器法测量介质材料复介电常数的技术进行了研究，结合测试系统的技术指标要求，最终选择截止开腔法作为实现本测试系统的方案，并对截止开腔法进行了重点研究。 其次，本文对截止开腔法进行了具体的理论分析;分别使用分区间法和曲线拟合法对介质谐振器的本征方程进行了求解;对TE高次模的近似谐振频率进行了求解，并介绍了TE模的判别方法;介绍了四种金属短路板表面电阻的求解方法，并将四种方法进行比较分析，并最终选择了其中的一种方法。 再次，本文给出了研制测试夹具的具体过程，并指出了一些需要重点考虑的因素。为了满足测试系统对变温环境(温度范围为-60℃60℃)的要求，本文还给出了加热装置的设计、制冷装置的设计以及自动温度控制装置的设计。 最后，将各个模块进行了集成，最终组建成了工作频率为18GHz，工作温度为-60℃60℃的介质谐振器法复介电常数变温测试系统。为了方便非专业人员的测试，本论文还编写了自动测试软件。使用组建好的测试系统测试了部分介质谐振器样品，并对测试结果进行了分析。分析了该系统的测试误差源，并推导了相应的误差公式。