Способ измерения диэлектрической проницаемости и угла потерь высококачественных диэлектриков Советский патент 1961 года по МПК G01R27/26 

В известных способах измерения диэлектрической проницаемости (е) и угла потерь tg6 высококачественных диэлектриков, осуществляемых с пол1ощью обычного цилиндрического или прямоугольного металлического резонатора, заполненного исследуемым материалом и возбужденного типом волны НЕцт,, точность измерения ограничена потерями в волноводе или резонаторе без диэлектрика, и с увеличением частоты эти потери растут, а точность измерения потерь в диэлектрике падает.

В предлагаемом способе измерения е и tgd вместо обычного металлического резонатора применен диэлектрический резонатор.

Это позволяет повысить чувствительность измерительного устройства к диэлектрическим потерям и точность измерения е и tg6.

Из испытуемого материала вырезают цилиндрический образец / (см. чертеж), который размещают между двумя ограничивающими, хорошо проводящими стенками 2. Образованный таким путем резонатор возбуждают на типе колебаний НЕ)in с помощью отверстий 5, расположенных вдоль оси, либо штырей, перпендикулярных оси образца.

С помощью отверстий 3 осуществляется также и связь резонатора / с измерительным трапом на прямоугольном волноводе 4.

Возбуждение дипольного типа колебаний НЕцл в диэлектрическом стержне дает возможность получить резонансную систему с больщой добротностью При сверхвысоких частотах.

Резонансная длина волны L nA.b/2 (1), где ib - длина волны в диэлектрическом волноводе.

Ненагруженная добротность резонатора:

Qр;- 7 -затухание в волноводе, нп/см, Г -коэф,ь,,1

фициент отражения ограничивающей стенки.(2)

Л 139690- 2 Если в (2) выразить а, как это рекомендует Walter М. Elsacser «Затухание в круглом диэлектрическом стержне, I. of Appl, Ph. v. 20, p. 1193, 1949 г., то после преобразования:

-.-/C.tga+Ji,(3)

V.v.frt

где . /, e. tg5, A(l-r)(4)

e, tgd - параметры испытуемого материала;

Я - длина волны в свободном пространстве, см; R - безразмерный коэффициент, зависящий.от диаметра стерж,ня и длины волны;

L п -у-г- - порядок резонанса.

Зависимости -, - и Ki определяют расчетным путем и строят графически. Коэффициент (1-Г) рассчитывают по формуле:

1 г36.5.10-

уГуТгде: X - проводимость материала ограничивающей стенки,

Так, например, для стенки, выполненной из фрезерованной меди при v-1,25 еж. tgбо - 3,04 : Ю.

Для повышения точности измерений и устранения влияния измерительной схемы измерения необходимо проводить с несколькими образцами кратной длины.

Для разностной длины двух образцов:

L, n,- +

i, «., - + Д1,(6)

где ДЬ - расстройка, вносимая отверстиями связи.

Решая (6) относительно lii и ЯЙ2 и пользуясь построенными графиками, исключают влияние AL.

Для нагружаемой добротности:

15 .- + 0 последних равенств исключают tg6o и Qb.

Для получения резонатора более высокого порядка необходимо сложить два образца для резонаторов более низких порядков.

В описанном способе измерения е и tg6 высококачественных диэлектриков точность измерения Б определяется точностью измерения

резонансной частоты, диаметра образца и расстояния между ограничивающими стенками и в диапазоне X - 3 см - 8 мм порядка 0,, а точность измерения tg6 - точностью измерения ненагруженной добротности резонатора - порядка 1.10.

Способ может найти применение при исследовании свойств высококачественных диэлектриков в диапазоне СВЧ.

Пред мет VI зобре тения

Способ измерения диэлектрической проницаемости и угла потерь высококачественных диэлектриков, основанный на возбуждении резонатора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь при измерении, из испытуемого материала вырезают цилиндрический образец, который помещают между двумя ограничивающими хорощо проводящими стенками, и образованный таким образом резонатор возбуждают на типе колебаний НЕцп с помощью отверстий, расположенных вдоль оси, либо штырей, перпендикулярных оси образца.

- 3 -№ 139690

; Л