低损耗平板材料在线检测系统-电路与系统专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘 要 摘 要 微波介质材料广泛应用于微波通信、电子等领域。微波电路中的介质基片、 介质基板的研制和选用都必须根据材料的电性能参数来选择，因此对介质材料的 电性能参数的检测具有重要的意义。介质材料的生产过程中，为了保持介质材料 的完整性，实现非接触、无损在线检测材料的电性能参数是一项重要的研究课题。 材料的基本电性能参数之一是复介电常数，本文主要针对这一参数的在线测 试展开相关的研究。本文选用多层分离式圆柱谐振腔来进行材料复介电常数的测 试，选用的谐振模式为TE011模、TE013模，频率范围达到4GHz～6GHz。 首先，在理论上根据模式匹配法，推导了多层分离圆柱谐振腔的电场和磁场 表达式，得到了谐振腔的谐振条件，建立起频率f和品质因数Q与测试样品复介电 常数间的函数关系式。 其次，根据谐振模式分布优化设计了分离圆柱谐振腔，应用HFSS软件进行相 关的仿真，并进行腔体的加工制作和调试。研制了4GHz～6GHz信号源，购置了微 波检波器和USB数据采集卡，组建测试系统，编写测试软件。采用并口模式对微 波信号源进行控制；在LabView软件平台下实现频率和数据采集的程控。并利用频 率与品质因数和功率的关系，采用最小二乘法形式进行数据处理，快速准确获得 谐振系统的谐振频率和品质因数，简化了数据的处理，提高测试速度。 最后，利用组建的在线测试系统对聚四氟乙烯、发泡聚苯乙烯等标准样品进 行了实验测试，获得了复介电常数数据。 本文采用的多层分离圆柱谐振腔克服了传统分离式谐振腔测试过程中与样品 接触、不能在线测试或者测试过程中会磨损测试样品等缺点，而且组建的简易信 号源控制和功率检测系统结构简单，经济成本低，有利于工程化的应用。 关键词：复介电常数测试，分离式圆柱谐振腔，在线检测 I ABSTRACT ABSTRACT Microwave dielectric materials are widely used in microwave communications, electronics and other fields. The research and selection of dielectric substrate must base on the electrical properties parameters of materials during microwave circuit. So it is great significance to test the electrical properties parameters of dielectric material. In the production process of dielectric material, in order to maintain the integrity of dielectric material, it is an important research topic to achieve non-contact, non-destructive online test of the electrical properties parameters of materials. One of the basic electrical properties parameters of materials is complex permittivity, we make some research on the online testing of this constant in this paper. we used multi-split cylindrical cavity for testing the complex permittivity of material, and selected the TE011 resonant mode, TE013 resonant mode, the frequency range up to 4 GHz ~ 6GHz. First of all, in theory, the electric and magnetic field expressions of multi-split cylindrical cavity and resonant cavity conditions were obtained based on mode matching method, and the functional relationship between the frequency f, quality factor Q and the complex