2 / 2 平行板谐振法测量微波介质介电常数性能一．平行板谐振法测试原理图 iPost Resonance Technique 实验测试装置如图i，测试样品为圆柱状，放置在两个平行的金属板中，微波功率通过由样品和两个平行金属板组成的腔体耦合。输入和输出通过两个天线耦合。在某一频率下，该腔体的阻抗达到最小，即产生谐振，此时穿过的功率最大。该腔体的谐振特性可以通过一个矢量网络分析仪来得到直观显示。实际测量中，常用TE011模来确定样品的介电性质。因为本测试装置可以在矢量网络分析仪上产生许多不同模式的谐振峰，本实验采用011TE谐振模式（处于第二低的谐振频率处，最低的谐振频率是111HE模式）。本实验主要讨论介电常数的测量，至于电解质损耗和辐射损耗不做讨论。采用本测试方法的主要优势是需要测量的参数有，样品厚度 L、样品直径 D（ D=2a）和谐振频率0f 电介常数可以通过以下公式计算得到：2220012rcickk（ 1）22200212cokL（ 2）0000110()cicccicicJk ak a Kk aJk ak a Kk a（ 3）00cf（ 4）其中，J 和 k 分别为第一类Bessel函数和修正 Bessel函数，通过（ 3）可以求出cik（采用数值方法，matlab 程序见附录）二.实验过程测量的参数如下：L = 8.01mm, D = 14.06mm f0 = 4.421401GHz根据（ 1） --（ 4）式，可以求出r 值，计算的值如下：0 =68 mm 0ck=381.20 cik=426.34 r =39.14 计算过程见附录。三.讨论本实验并未讨论损耗角及品质因数的测量，随之的辐射损耗及电损耗并未讨论。采用此方法，不能精确测量平行板的表面阻抗 [1]，损耗角的测量也不准确;其次，样品的尺寸要求较大，若对于单晶体， 很难制造 [1]。可参考文献 [2],有具体的改进方法。本方案的主要优势是计算的公式较完善，且很可靠。也因此，此方案仍被采用。参考文献[1] Sheen J 2005 Study of microwave dielectric properties measurements by various resonance techniques Measurement 37 123-30[2] Sheen J 2008 A dielectric resonator method of measuring dielectric properties of low loss materials in the microwave region IOP Science Measurement Science and Technology 附录%***************************************************** %******************* Post Resonance Technique *********** %*****************“微波测量之特别培养实验课”******** % ...
