Измерительная ячейка для измерения параметров диэлектриков на СВЧ Советский патент 1992 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано для измерения диэлектрических свойств материалов на СВЧ при нормальных условиях в диапазоне температур

Цель изобретения - увеличение предела измерения тангенса угла диэлектрических потерь

На чертеже приведена схема измерительной ячейки для измерения параметров диэлектриков на СВЧ, представляющей собой резонатор с волной Нгя с четырьмя дополнительными секциями резонатора (i 4)

Измерительная ячейка состоит из первой цилиндрической части 1 снабженной элементами 2 связи с внешним трактом 3 СВЧ, второй цилиндрической части 4 с настроечным поршнем 5, на котором во время измерений располагается исследуемый образец 6 Дополнительные секции резонатора 7-10 включены между первой 1 и второй 4 цилиндрическими частями.

Резонатор с волной Hoi, состоящий из первой 1 и второй 4 цилиндрической частей запитывают от внешнего тракта 3 через элементы 2 связи СВЧ-сигналом частоты измерения.

Измерительная ячейка работает следующим образом.

Запитанный резонатор с волной Ней настраивают без исследуемого образца 6 на частоту измерения и известными методами определяют начальные положение поршня 5, добротность и коэффициент передачи резонатора с волной Hoi. Затем в измерительную ячейку на поршень 5 помещают исследуемый образец б и снова настраивают резонатор с волной Hoi на частоту измерения, Величину Е вычисляют по изменению резонансной длины резонатора с волной Hoi, a величину tgd - по изменению (уменьшению) коэффициента передачи. Если величина tgd оказывается настолько большой, что точная настройка резонатора с волной HOI на частоту измерения оказывается невозможной, то вычисляют t: и tgd приблизительно, затем определяют общую длину дополнительных секций резонатора по формуле

К INT 50tgdMaKc -m

(1)

15Формула изобретения

где m - длина исходной измерительной ячейки в полуволнах,

выбирают количество i дополнительных секций резонатора, задавая длину каждой дополнительной секции резонатора (обычно полуволновую).

Удельное сопротивление каждой дополните, -«-ной секции резонатора определяют по формуле

/oi -(0,6...1.4)

m + 2 nj

j i ni

-

Измерительная ячейка для измерения параметров диэлектриков на СВЧ, выполненная в виде резонатора с волной Hoi,

20 состоящего из первой и второй цилиндрических частей, причем первая цилиндрическая часть содержит элементы связи с внешними трактами СВЧ, а вторая цилиндрическая часть - настроечный поршень, о г л и ч а ю25 щ а я с я тем, что. с целью увеличения предела измерения тангенса угла диэлектрических потерь, введены i дополнительных секций резонатора, включенные между первой и второй цилиндрическими fp$- 30 ми, общая длина которых равна К///2. где К INT 50tgd макс гп .где m - общая длина первой и второй цилиндрических частей в полуволнах, а удельное сопротивление на СВЧ материала внутренних стенок i-й до35 полчительной секции резонатора определяют по формуле

(2)

натора с. волной Н0, без исследуемого образца б, а затем те же самые величины уже с исследуемым образцом 6.

Если резонатор с волной Н предназначен для измерения диэлектрических свойств материалов в интервале температур, го при определении числа дополнительных секций резонатора учитывают измерение tgrj и Qd с изменением температуры.

Измерительная ячейка позволяет в 5-10 раз повысить верхний предел измеряемого тангенса диэлектрических потерь.

Формула изобретения

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ Цель изобретения увеличение предела измерения тангенса угла диэлектрических потерь Измерительная ячейка содержит резонатор с волной Hoi, состоящий из цилиндрических частей 1 и 4, между которыми включены секции 7 8 9 и 10 Резонатор запитывают СВЧ-сигналом частоты измерения от внешнего тракта 3 через эл-ты связи 2 Вначале запитанный резонатор настраивают без исследуемого образца 6 на частоту измерения и известными методами определяют начальные положение настроечного поршня 5, добротность и коэф передачи резонатора. Затем на пор шень 5 помещают образец 6 и снова настраивают резонатор на частоту измерения и определяют те величины. После установки секций 7 8, 9 и 10 вновь определяют начальные положение поршня 5, добротность и коэф передачи резонатора без образца 6 а затем те же самые величины но уже с образцом 6. Введение секций 7,8,9 и 10 позволяет в 5-10 раз повысить верхний предел измеряемого тангенса диэлектрических потерь 1 ил сл с

где /to - удельное сопротивление на СВЧ материала внутренних стенок первой и второй цилиндрической частей. мкОм см.

vf .;I il fULL(JklrJk iEU,

о 0560.5 j4r/(m + ,). + (va.p№ +х + Ъ(т + tyirt.b/b,,

где nj - длина j-й дополнительной секции резонатора в полуволнах:

f - частота измерения, МГц; Яв - длина волны в резонаторе с волной Hoi на частоте измерения, мм;

Акр - критическая длина волны в резонаторе с волной HOI, мм;

т - радиус внутренней полости резонатора с волной HOI. мм:

X - коэффициент связи резонатора с волной Нои

j 1.21-1, при 1 1: р ps

После установки дополнительных секций резонатора, например 7-10, вновь определяют начальные положения поршня 5, добротность и коэффициент передачи резо

/, -(0.6...1.4)

m + X nj л.

а m п,

-2$

) - ч

где р& - удельное сопротивление на СВЧ материала внутренних стенок первой и второй цилиндрических частей мкОм см.

±..... H. (fej

О 05603

Гтчгя.

V(

П) - длина j-й дополнительной секции резонатора в полуволнах:

f - частота измерения МГц:

Qd - добротность резонатора с волной Hoi без дополнительных секций

Ав длина волны в резонаторе с волной Н0 на частоте измерения, мм,

Акр - критическая длина волны в резонаторе с волной Hoi, мм

г - радиус внутренней полости резонатора с волной HOI, мм;

X - коэффициент связи резонатора с волной Но,

j 1, 2,.. ,1-1 при I 1:/0j -p$