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低损耗平板材料在线检测系统

作　者: 蔡惠华
导　师: 郭高凤
学　校: 电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 复介电常数测试分离式圆柱谐振腔在线检测
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题研究的背景、目的及意义  9-10
  1.2 低耗材料测试的研究现状与发展趋势  10-12
    1.2.1 低耗材料测试的研究现状  10-12
    1.2.2 发展趋势  12
  1.3 课题主要研究内容  12-14
    1.3.1 本文的主要工作  12-13
    1.3.2 本文的结构安排  13-14
  1.4 小结  14-15
第二章分离圆柱谐振腔基本理论及测试原理  15-33
  2.1 模式匹配分析法  15-18
  2.2 分离圆柱谐振腔的场  18-24
    2.2.1 分离圆柱谐振腔上半腔的场  19-21
    2.2.2 分离圆柱谐振腔上半空气层的场  21-22
    2.2.3 分离圆柱谐振腔介质层的场  22-24
  2.3 分离圆柱谐振腔的谐振条件  24-27
  2.4 样品介电常数及损耗  27-32
    2.4.1 介电常数  27-30
    2.4.2 损耗  30-32
  2.5 小结  32-33
第三章分离圆柱谐振腔的设计  33-43
  3.1 腔体尺寸的确定  33-36
    3.1.1 腔体半径a及长度2L的确定  33-35
    3.1.2 谐振腔圆盘边界半径b的确定  35-36
  3.2 耦合系统的设计  36
  3.3 电磁场仿真  36-38
  3.4 腔体的杂模抑制  38-39
  3.5 实验测试  39-41
  3.6 小结  41-43
第四章微波在线测试系统的组建  43-59
  4.1 微波信号源  43-49
    4.1.1 微波信号源基本工作原理  44
    4.1.2 微波信号源的控制  44-49
  4.2 谐振腔谐振参数测试基本原理  49-50
  4.3 数据采集与处理  50-58
    4.3.1 检波器  50-51
    4.3.2 数据采集  51-54
    4.3.3 数据分析处理方法  54-58
  4.4 小结  58-59
第五章测试结果及误差分析  59-63
  5.1 样品材料及测试结果  59-60
    5.1.1 测试步骤  59
    5.1.2 样品材料  59-60
    5.1.3 测试结果  60
  5.2 误差分析  60-62
  5.3 小结  62-63
结论  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-68
在学期间的研究成果  68-69

低损耗平板材料在线检测系统

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