中华人民共和国国家标准
GB7265.2-87
固体电介质微波复介电常数的 测试方法 “开式腔”法
Testmethodforplexpermittivityofsolid dielectric materials atmicrowavefrequencies-"Open cavity”method
国 家 标准 局 发布
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 “开式腔”法
UDC 621.315.61011.5:621 317.08GB7265.2-87
Test method for plex permittivityof solid dielectric materialsatmicrowave frequencies-“Open cavity”method
本标准测试对象是固体电介质材料.
本标准述及的介电特性由相对介电常数实部e'和介质损耗角正切tand，所表示.
图1tan =2 × 10-4~6 × 10-1
1测量原理
一段直径为d，高度为L的正题柱体或圆盘状介质波导，两端被金属板短路，见图2.当L=n
时（入为介质波导波长，为正整数1、2、3).产生谐振现象，成为介质腔，又称为“开式腔”
图2
“开式腔”存在多种谐振模式.选择TE.模工作，能够避免试样端面与短路板间隙电容的影响.对每个确定的介质腔来说，它的谐振频率和介电常数e'有关，品质因数Q和介质损耗有关.因此，根据介质腔试样的直径、高度、测得的“开式腔”谐振频率和有载品质因数，可以计算出介质的介电常数e'和损耗角正切tano
2介质试样
2.1试样形状-正圆柱体
试样尺寸根据介电常数e'的大致范围和测试频率确定.一般原则是：
7L<D.... （2） L<d<2.5L... （3） 式中：L-样品高度，mm；d--样品直径，mm；D---短路板直径，mm. 2.2试样尺寸和要求 正圆柱体试样公差：d±0.01mm：L±0.01mm；正圆柱体两端面平行度小于0.05°；圆柱体倾斜度小于1°；试样锥度小于0.1°品体试样要求轴线定向小于±5'. 试样表面无不正常斑点，内部均匀，无杂质.测试前必须进行清洁和干燥处理. 3测试条件 3.1正常的测试大气条件温度：20~30℃；相对湿度：45%~75%气压：86~106kPa. 3.2仲裁测试的标准大气条件温度：25±1℃，相对湿度：48%~52%；气压：86~106kPa. 4测试方法 4.1“开式腔” 4.1.1短路板 两块圆形短路平板，对紧贴试样端面的一面，要求板面平整，表面粗糙度小于R0.20μm，镀银厚 度20μm，银层外覆薄金保护层.圆板直径应取试样高度的7倍左右.一般取80~100mm. 4.1.2耦合装置 采用小环或探针耦合方式.微波传输线选用微型硬同轴线，合度连续可调，调节装置传动平稳.耦合传输系统引人的附加反射系数小于0.08. 4.1.3机械辅助装置 上、下短路板的高度位置能分别调节，采用平移传动方式以防止样品位置变化. 4.1.4“开式腔”简图 见附录A. 4.2测试系统 采用图3所示的测试系统. 图3 4.8测试方法概述 “开式腔”和波长计的频响曲线，调节波长计使两谐振峰峰尖相合，从而测定“开式腔”谐振频率f.. 借助标准精密衰减器、波长计测出“开式腔”谐振曲线半功率点带宽△f，从而测定“开式腔”有载品质因数QL. 4.4主要测试仪器要求 4.4.1扫频信号源 输出功率大于50mW，幅值稳定度优于0.04dB/10min. 4.4.2标准精密衰减器使用范围：0~10dB；精确度：0.02dB/10dB； 4.4.3谐振式波长计 精确度：优于1.5×10-5，Q值：大于50000. 4.4.4品体检波器工作范围内驻波比S小于1.3. 4.4.5双踪示波器灵敏度优于0.2mV/div. 4.4.6隔离器 隔离比大于20dB； 正、反向驻波比S小于1.05； 频带宽度大于15%. 4.5测试步骤 4.5.1测定样品直径d，高度L. 4.5.2开机预热一小时，系统进人正常工作状态，标准衰减器处于某一固定衰减值a.（dB）. 4.5.3将样品置于下短路板中央，调节下短路板高度使耦合装置位于 L 2 （TE模）或（TE2模）附近，适当调节耦合元件和试样的间距，使示波器上出现“开式腔”的TE或TEo模的谐振曲线. 4.5.4调节波长计，使其谐振峰对准“开式腔”工作模式的谐振曲线，如图4.再增大耦合元件与试样的间距，直至“开式腔”谐振频率不再变化为止. 图4 4.5.5调节标准精密衰减器至a加3.01dB的刻度位置，使“开式腔”谐振峰值衰减到半功率点，确定半功率点位置，见图5（a）. 回复标准精密衰减器到a.（dB）位置，用波长计测定谐振频率f.（MHz），和半功率点带宽△fMHz，示波器图形如图5（b）. 图5 4.5.6将试样倒置，重复测试步骤4.5.3至4.5.5. 4.5.7以试样正、反两次放置所测数据的算术平均值作为最后测试结果. 4.5.8测试原始记录表格见附录B. 5计算公式 5.1试样尺寸计算 根据试样介电常数e'的大致范围、测试频率和工作模式，由下列公式确定试样尺寸： （4） （5)
