【国家标准】GBT 5597-1999 固体电介质微波复介电常数的测试方法

55971本标准是对 5597体电介质微波复介电常数的测试方法的修订。本标准对原标准 5597号源由扫频信号源改为频综信号源，使测试系统大为简化，由于改窄带反射速调管扫频工作点，。，1。一、，一、一、，卜，二二，J、，、，。一一、，、，“指示器用4青位普通数字电压表代替原采用的双综示波器；测试误差分析由原来采用各误差源的“贡“”“2闷分研一分、只，一尹刁”研朴，”“一口、一刀口闪，、2，、产，卜献”绝对值求和改为方和根的误差综合，因而测试误差大幅下降，至1. 0y,原来15 0 l. 0 X 10-降至3 Yo . 0 X 10将测试范围下限由2 X 10 5597标准的附录A、附录B、附录标准由中华人民共和国电子工业部提出。本标准由电子工业部标准化研究所归口。本标准起草单位：中国电子技术标准化研究所、电子科技大学。本标准主要起草人：张其助、王玉功、李晓英。中华人民共和国国家标准固体电介质微波复介电常数的测试方法of at 5597 5597向同性的固体电介质材料微波复介电常数的测试方法。本标准适用于频率范围为2 18 荐测试频率为9. 5 测定范围：相对介电常数实部0，介质电损耗角正切10：。( （1）式中：数相对介电常数；空介电常数，其值为8. 854 X 10m 以相对介电常数的实部,=表征之。3测试原理在一确定频率下圆柱型式高品质因数测试腔的谐振长度为有品质因数为图1(a）所示。当此测试腔中放人厚度为图1(b)所示，将发生两方面的变化：(1)由于介质试样的介电常数大于1，因此填充有试样介质的那段波导的相位常数将增大，在原频率上产生谐振的腔体长度将缩短为1s; (2)由于介质试样将引入附加的介质损耗，导致测试腔的固有品质因数下降为Q。，。1吼Q., 卜丫丫树洽八丫欢八伙、仪1 斗(a) (b)图1根据测试腔在放人介质试样前后，其谐振长度变化量S(S=品质因数的改变量，可以分别推算出介质材料的介电常数 5597测试环境条件温度200C 75%大气压力86 106 测试系统采用“反应型”系统，如图2所示。信号源隔离器精密刻度 衰减器隔离器介质测试腔数字式电压表晶体检波器隔离器图2此系统的特点是用精密刻度衰减器来调节测试电平，让晶体检波器作等电平指示。进行“高频替代法”测量介质测试腔在测品质因数时的衰减量。晶体检波器作等电平指示可以完全避免晶体检波器非线性而引人的误差。出功率大于10 dB;b）幅值稳定度优于0. 01 0 c）频率稳定度优于1 X 10-$/10 d频率微调分辨率优于110 确度：0. 02 0 腔无载品质因数0000，调谐活塞位置读测精度0. 01 试腔简图见附录A（提示的附录）。巧位读数。、反向驻波比系数小于1. 20. 1 “”“（2）式中：8与测试腔尺寸有关的量，在推荐测试频率的试腔中，建议定为1. 5 右，以提高测试灵敏度并降低测试误差，在待测材料的介电常数大致已知的情况下，可按下式计算样品厚度。rf）z，I 1）z、一告aV. 一二二二尸节，31. 04八1 -,式中：f.测试频率，亦即测试腔的谐振频率，R测试腔半径，mm;d样品厚度，mm 示的附录）。01 主平面的不平直度不大于0. 01 品表面应无不正常的斑点和划痕，内部无不正常的杂质和气孔；在测试前需严格清洁和干燥处理。系统正常工作。节精密刻度衰减器在9. 0 节信号源的输出电平，使晶体检波器输出在数字式电压表上读得10 录此时精密刻度衰减器的衰减量A,数字式电压表指示跌到最低点来确定测试腔已调到谐振点，谐振点频率为f.，记录介质测试腔的活塞位置刻度Z。和谐振频率f.，此时数字式电压表上的读数为a.少衰减量），使数字式电压表上的读数自录此时精密刻度衰减器的衰减量介质测试腔在谐振点引人的衰减为,以分贝计。A,。一101g：1。o）”二，（4）5按（4)式计算谐振曲线“半功率点”衰减量精密刻度衰减器于时数字式电压表上的读数为。,ao 别调到数字式电压表读数恢复为录这两个频率f；及算振点衰减量A.“半功率点”频差人。介质盘状试样反一面再置人测试腔，试样正反两次放置所得数据的平均值作为最后结果。示的附录）。 5597介质电损耗角正切式（5)和式（9)计算。一（A. 2（3. 832)R“（5）式中：A.自由空间波长，测试腔半径，风以介电常数实部为中，凡、风又分别由式（(6).、式（(7）决定。k手） d5）风d“风d（7）式中：自由空间光速，2. 997 X 101 mm/s;z;d介质试样的厚度，装试样前后两次测试腔谐振时活塞位置的差距，S=真空（以空气填充）的圆波导波的传输相位常数。风由下式确定：2n：，k2合k . 641 1 1）11十万（瓦）J蘸一可瓦）（8）（9）尸一dS)d“一2 d“）d )风式中：1Q未装试样时测试腔谐振长度，它与腔体尺寸的关系：，。，。，kz、一合一2、一20l一l. 64R) )（10）（11）（12）（13）n 试腔谐振模式号数；Q.装有试样时测试腔的无载品质因数；装有无耗试样（假想的）时测试腔的无载品质因数。它是由未装试样的空测试腔的无载品质因数Q “”“”（14）4为一个转化因子，它与尺寸的关系为：亡J，十三扩叱十尸，洲）口一乏一卜尸一走、曰介尸tttt1、口尸口十十 一 k,圆波导中与尺寸的关系为：二一一下高一式“。（16） 5597Q分别由它们的有载品质因数Q。和Q。计算得来，关系为：Q，一0会Q。一10豁（17）式中：Q。未装试样的空测试腔的有载品质因数；装有介质试样后，测试腔的有载品质因数；应型”电路中，未装试样的空测试腔谐振时，谐振点功率跌落所对应的衰减量，应型”电路中，装有介质试样的测试腔谐振时，谐振点功率跌落所对应的衰减量，功率”点的频宽别有：f /09）（20）9测试误差0ei,0 o . 0 X 10示的附录）。（22）597示的附录）介质测试腔结构简图建议腔体直径2R=51. 4 体空腔长度L=96 作模式： 0腔体可用螺旋腔构成，亦可用金属腔构成。一介质试样币一吸波国环; 5597示的附录）测试误差及样品厚度选择式号数得样品厚度d，测试腔谐振频率f.，活塞位移量),(6),(7),(8）而得介电常数e。然而，方程（7)是一超越方程，解之较费时间，因此，需要做一些具体的处理。如果样品厚度方程(5)和（(7）可知：S了(e I）（程(7)变为一个简单的三角方程。对于待测的样品，往往只能知道就不能根据方程(3）来精确设计样品厚度d。基于此原因，同时为了计算简捷起见，可以将介电常数一小段取)来计算样品厚度d。对于确定的测试腔（R,人确定）可以得如，对于某一R51. 4 f.已I 3. d d 1. 73 进而可以按方程(形式，事先计算出：f(s)的数据表，以备测试计算时查用。同样，由方程(10),(11),(12),13)，可以计算：Pf (S)Lf (S)L,f (S)由此，根据方程(15)，可预先计算：4f (S)令：（二1L）、1十i！1 = 1V厂、石。I（方程(9)可写成：、，1 11V下（一；- 1l6 W。1二。（B/T 55972)和（可以预先计算：Nf (S)对于确定的测试腔，是这样预先计算的：c,q,Nf (S)其数据表将极大地简化计算的过程。（2测试误差采用方和根值进行误差综合。等一F(R,S,，（(i.,d(.f)s,(e,z。一（中；八几谐振频率测试误差；尺测试腔半径的加工精度；测量of o放入介质前后两次测试时，测试腔调谐的偏差。它由实验统计测定；质试样厚度的测量误差；A(试样装人测试腔后，测量测试腔的“半功率”点频宽的误差。由实验统计确定；A(e测量未装试样的测试腔的“半功率”点频宽的误差，由实验统计确定；测量衰减量量衰减量A：因衰减器精度而引人的误差；试腔中未装试样时，测量衰减量A：因衰减器精度而引人的误差；为了达到： % 10求测试中：1 X 1002%01 01 f). 5 X 10-1,，二A,成0. 02 dB00009 55971。勺口门101：。、口工怡0淤伟日。口？。引，。侧曰国芝1：。口0。代！石，10。粥瓣卞牲夏国川麟毅1口邵山勺一侧燕。帕工一之 喊侧吩心心。、一少骡川匕间口口口簿如哈抢划哥军你、哪圳料制一口一叫侧瘾谢谢阅读谢谢阅读！谢谢阅读谢谢阅读！谢谢阅读谢谢阅读！谢谢阅读谢谢阅读！谢谢阅读谢谢阅读！谢谢阅读谢谢阅读！谢谢阅读谢谢阅读！谢谢阅读谢谢