超寬帶諧振腔測試復介電常數(shù)的技術(shù)研究.pdf

1、為了實現(xiàn)在0.5-40GHz頻段內(nèi)，對固體介質(zhì)的復介電常數(shù)進行測量。本文將0.5-40GHz拆分為三個頻段一個同軸諧振腔覆蓋0.5-5GHz頻段、兩個圓柱腔分別覆蓋7-18GHz和18-40GHz。三個腔體都采用了一腔多模技術(shù)。本文主要研究工作如下：
　　1）諧振腔中模式眾多，通過分析模式分布選定工作模式。根據(jù)測試頻點應盡量多，且應均勻分布在頻段內(nèi)的要求。分析計算并繪制了圓柱腔工作模式分布圖，最終圓柱腔中采用011TE到017TE

2、七個高次模式、同軸諧振腔中用001TEM到005TEM五個模式為工作模式。
　　2）針對圓柱腔中工作模式為高次模開展了模式凈化工作。圓柱諧振腔中工作模式為高次模，附近雜模很多，如不采取相應技術(shù)措施，使用時會嚴重影響測試準確度。通過對腔體尺寸優(yōu)化，使雜模和工作模式頻差達到最大。另一方面分析工作模式和簡并模式場分布的不同點。通過增加后腔以及優(yōu)化耦合饋電位置，來對簡并模式進行抑制。抑制后得到的工作模式S21掃頻曲線關(guān)于諧振頻點基本對稱。

3、
　　3）基于腔體工作帶寬和雜模抑制要求，開展了饋電及耦合裝置設(shè)計。為了滿足兩個圓柱腔寬頻帶耦合饋電，設(shè)計了對應頻段的雙脊波導到同軸線轉(zhuǎn)換器。7-18GHz轉(zhuǎn)換器駐波小于1.2、18-40GHz轉(zhuǎn)換器駐波小于1.4，滿足帶寬要求。饋電位置要能夠激勵起所有工作模式，同時不激勵或者弱激勵起簡并模式
　　4）基于模式分布、模式凈化和耦合饋電，開展了諧振腔的整體設(shè)計。針對傳統(tǒng)圓柱腔測試介質(zhì)時放置介質(zhì)不方便、測試繁瑣的問題。對圓柱諧振

4、腔的開腔方式做了創(chuàng)新改進，通過在腔壁中打通孔加入滑軌，在滑軌頂端加入彈簧。在不影響圓柱腔場分布，不改變原來腔體測試精度情況下，使得空腔測試和加入介質(zhì)測試，這兩種測試方式的切換，變得快速簡單。這是本文的創(chuàng)新點。另外同軸腔開路端輻射太大影響測試精度，在開路端采用漸變結(jié)構(gòu)，使開路端直徑大大減小，減弱腔體輻射以保證測試精度。
　　對諧振腔進行空腔實測，測試結(jié)果和仿真結(jié)果基本一致。用18-40GHz圓柱腔測試介質(zhì)樣品，相對介電常數(shù)測試結(jié)果相