[电子标准]-SJT10214-1991.pdf

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1、L 1 9 中 华 人 民 共 和 国 电 子 行 业 标 准 s J / T 1 0 2 1 4 -9 1 微波铁氧体材料退磁态 磁导率的测量方法 Me a s u r i n g me t h o d f o r d e m a g n e t i z e d s t a t e p e r me a b i l i t y o f mi c r o w a v e f e r r i t e ma t e r i a l s 1 9 9 1 一 0 5 - 2 8 发布1 9 9 1 一 1 2 - 0 1实施 中华人民共和国机械电子工业部发布 中华人民共和国电子行业标准 微波铁氧体材料

2、退磁态 磁导率的测量方法S J / r 1 0 2 1 4 -9 1 Me a s u r i n g me t h o d f o r d e ma g n e t i z e d s t a t e p e r me a b i l i t y o f mi c r o w a v e f e r r i t e ma t e r i a ls 主题内容与适用范围 1 . 1 主题内容 本标准规定了微波铁氧体材料退磁态磁导率P a ( fa a 一Pa 一J p e ) 的测量方法， 1 . 2适用范围 本标准适用于在3 c m波段( 8 . 2 - - 1 2 . 4 GH z ) 测量

3、微波铁氧体材料( 从 为 。 . 0 2 -0 . 4 T) 。 其 测量范围 川a 为 。 . 7 0 至 0 . 9 5 ; 1, 几为 1 X1 0 - 至 工 X1 0 - o 方法原理概要 使用具有振荡模式T E , a : 或TE , a ; 的矩形谐振腔为测量腔， 把片状样品放到腔内微波磁场 最大、 微波电场近似为零处， 以引起谐振腔的谐振频率和品质因数变化。 根据谐振腔在放置样品前后的谐振频率( f., f s ) 和有载品质因数( Q L O , QlS ) ， 并利用谐 振腔微扰公式计算得到退磁态磁导率 N =洲d 一j / ,d 。 当微扰条件未能满足时， 为了提高精确度

4、. 将测量数据( f o , f $ . Q L 0 , Q ) 代入含样品谐振 腔的本征方程进行计算机计算， 求得a s =N 一J p e的精确值。 本方法以3 c m波段测量装置为例. 其它波段可参照有关原理作相应处理。 样品尺寸及要求 3 . 1 样品尺寸 片状样品， 厚度0 . 8 0 士0 . 0 5 mm, 高度 9 . 9 0 士0 . 0 5 mm， 长度 3 0 士2 mm, 注: 当未提供被测材料的介电常数时， 还需提供测量中使用的棒状样品， 该样品尺寸见5 . 5 . 1 条. 3 , 2 样品要求 样品应为均匀介质. 表面无不正常斑点， 测量前需作清洁和干燥处理。 测

5、1条件 正常测量的大气条件 温度: 1 5 一3 5 0C; 中华人民共和国机械电子工业部 1 9 9 1 - 0 5 - 2 8批准1 9 9 1 - 1 2 - 0 1 实施 一 一 S J / r 1 0 2 1 4 - 9 1 相对湿度: 4 5 %7 5 %; 气压: 8 6 1 0 6 k P a , 仲裁测量的大气条件 温度: 2 5 士1 0C; 相对湿度: 4 8 %一5 2 0 a ; 气压: 8 6 1 0 6 k P a , 测t方法 5 - 1 测量系统 测量系统如图 1 所示. 由信号源( 配有稳频装置和电 平监视装置) 发出的微波 信号， 从环行器的1 端进入2

6、端， 激 励反射式测量腔， 反射信号经环行器3 端的 精密可 变衰减器( 2 2 ) ， 到达晶体检波器( 2 4 ) , 调节 微波频率使测量腔谐振， 通过指示器( 2 5 ) 指示谐振点， 利用数字式频率计测量谐振频率。 利用精密衰减器( 2 2 ) 和数字式频率计来测定反射式腔的有载品质因数。通过电平监视系 统和可变衰减器( 1 2 ) 来保证反射式腔的输入功率不变， 以便精确测定谐振点和半谐振点的频 率 。 5 . 2 测量腔 利用标准矩形波导管制成 T E , O z ( 或T E , O , ) 的矩形谐振腔( 如图 2 所示) ， 构成单藕合孔的 反射式腔后， 空腔有载品质因数应

7、优于 2 0 0 0 , 在腔的二窄壁中间开相对的插缝， 缝宽为1 + ,- . 0 5 m m。 插缝用于插入片状样品， 测量退磁态 磁导率。 在腔的二宽壁上开相对的插孔( 位于微波电场最大、 微波磁场为零的位置 ) ， 孔 径 为 1 . 5 + 00 0 5 m m。插孔用于插入棒状样品或金属丝， 测量介电常数或使测量腔失谐。 一2 一 s ) / T 1 0 2 1 4 -9 1 侧嘲夏6串蟹棋俐愉却鬓!付N一鸽卑愉侧1的二殆岭职。踢，写鹅如寨谊调1忿 维龙码创片!买卜臼呼孚只)蹄纂艇!。已斌渊娜勿雄哈!蕊，写，吧翅易否1叹(乏泌。卞哥蜀袱外翻1的 一辖瞬裸厄昨溺!代水邺酬卜幽巴串褪醒

8、1哭，。N.卜1，巴护写9魁串招缓钟赃例一1 绷喝喇澎1困 reseseeLrlest.LresesesLL.we.esesL !专落| 刁川叫Jles司州J，副J，司叫 漆全 F f- 4 L (-F !自 _ 巾。巾个小。b丫一。加洲 一3 一 S J / T 1 0 2 1 4 -9 1 插缝 图 2 T E 1 0 2 矩形测量腔 5 . 3 对主要测量仪器和元件的要求 5 . 3 . 1 信号源 信号源在加稳频装置后， 频率稳定度优于5 X 1 0 - 丫 1 0 m i n ; 输出功率大于3 0 m W , 幅值稳 定度优于。 . 0 2 d B / mi n ; 频率微调分辨率

9、优于 l O k Hz , 5 . 3 - 2 精密可变衰减器 使用范围为0 -4 5 d B， 在 1 0 士5 d B区间， 其精确度为 0 . 0 2 d B / l O d B , 5 . 3 . 3 数字式频率计 频率分辨率 优于1 k H z , 5 . 3 . 4 电平监视器 监视电平偏差灵敏度为。O l d B 5 . I5 隔离器 正向损耗不大于 1 d B ; 反向损耗不小于 2 0 d B ; 输入端驻波比( V S WR) 不大于 1 . 1 0 ; 频宽不 小于 4 %。 5 . I6环行器 正向损耗不大于 。 . 5 d B ; 反向损耗 1 至 3 端不小于 2

10、5 d B , 2至 1端和 3 至 2 端不小于 2 0 d B ; 输入端驻波比( V S WR ) 2 端不大于 1 . 1 0 , 1 端和 3 端不大于 1 . 1 5 ; 频宽不小于 4 0 0 , 5 . 4 测量步骤 5 . 4 . 1 空腔( 未放样品的测量腔) 的谐振频率和品质因数的测量 5 . 4 . 1 . 1 使测试系统正常工作。 5 . 4 . 1 . 2 调节信号源的频率， 使反射式腔谐振( 保证速调管振荡模的中心频率与腔谐振频率 一致) ， 由指示器( 2 5 ) 的指示达到最低值来确定谐振点。利用稳频装置使信号源的颇率稳定在 空腔的谐振频率f . 上。用数字式

11、频率计测量该谐振频率。 5 . 4 . 1 . 3 在测量腔的插孔中插人金属丝( 或样品棒) ， 使测量腔完全失谐。调节可变衰减器 ( 1 2 ) 使电平监视器( 1 6 ) 指示在某一固定值I 。 上( I 。 最好为1 0 0 . 0 ) 。 使精密可变衰减器( 2 2 ) 的 4 s d / T 1 0 2 1 4 -9 1 衰减量为A m ( A _ 最好为i o d B ) ， 调 节可 变衰减器( 2 1 ) 使指示器( 2 5 ) 指示在某一固定值I 。 上( I -最好为 1 0 0 . 0 ) . 5 . 4 . 1 . 4 去掉金属丝( 或样品棒) ， 使空腔恢复谐振， 保

12、持电平监视器指示为I o ， 此时指示器 ( 2 5 ) 的 指示为I。 调节精密可变衰减器( 2 2 ) 的 衰减量为A , ， 使指示器( 2 5 ) 的指示恢复至I 。 5 . 4 . 1 . 5 按式( l ) 计算半谐振点对应的衰减量A, , ( d B ) : A, / z =A 十3 . 0 1 一1 0 1 o g , o ( 1十l o u . 7 , , ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) 式中: A , =A 。一A 。 使精密可 变衰减器( 2 2 ) 的 衰减 量为凡/ 之 一A _一A i / z 5 .

13、4 . 1 . 6 在保持电平监视器( 1 6 ) 指示为I 。 的条件下， 微调信号源的频率在谐振频率 几 的两 侧， 分别使指示器( 2 5 ) 的指示恢复至I _， 稳住频率， 由数字式频率计分别测得频率f o ， 和f 0 2 1 按式 ( 2 ) 计算空腔的有载品质因数Q L 。 的倒数: 1 / Q ,.o 二 f . ， 一f o z l / f . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2 ) 5 . 4 . 2 样品腔( 放有样品的测量腔) 的谐振频率和谐振时反射功率的测

14、量 5 - 4 - 2 . 1 在测量腔的插缝插入片状样品， 重复步骤 5 . 4 . 1 . 2 , 测量样品腔的谐振颇率 f 5 e 5 . 4 - 2 . 2 调节可变衰减器( 1 2 ) ， 使电平监视器( 1 6 ) 的指示为I o . 当精密衰减器( 2 2 ) 的衰减量 为A _ 时， 指 示器( 2 5 ) 的指 示为I . 调整精密可 变衰减器( 2 2 ) 使指示器( 2 5 ) 的指示 恢复至I , , 此时精密衰减器的衰减量为A 。 5 . 4 . 2 . 3 按式( 3 ) 计算样品腔有载品质因数Q， 的倒数与空腔有载品质因数Q L 。 的倒数之差. QS一 QL S

15、 QL 4 止QLo 一 ， 。. ou A,- A ., - _ 11 0 ,0 , - . , 1 0 a. uu a ,- A ) X 式中: A 一A ， 一兀 r 一刃 5 - 4 - 3 为提高测量精确度， 将片状样品反向插入测量腔， 重复步骤 5 . 4 . 2 ， 取两次测量数据的 平均值为结果。 5 . 4 . 4 测量记录表 见附录 A“ 5 . 5 样品的介电常数的测量( 适用时) 5 5 . 1 采用棒状样品， 尺寸为l mm X l m m X 2 0 m m， 插人测量腔的插孔中， 通过谐振腔微扰法 测定样品的介电常数。 f ( E ( = E ， 一i s “ )

16、 。本法所用的测量腔中的插孔， 就是用来测量棒状样品 的介电常数的。 5 . 5 . 2 计算公式 丁 (f 一 f a ) / f o 一哟一 ) V s /V . A( 1 / QL )= 4 e “ fs / Vo 。 . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 4) 式中 V . -测量腔腔体体积， mm ; Vs 插入测量 腔内的样品体积 ， mm . 一5 一 S J / T 1 0 2 1 4 -9 1 6 计算公式 61 谐振腔微扰法( 考虑电效应影响) l “ d 一 一 走 C ( f s 一 f a ) / f a + A , (E , 一 ，

17、 。 一 ( 2 A m ) ( Q . ) 一 会 , 式 中 : P d = f ,- Am， f . d 一) l 1 、为退磁态徽波磁导率; c I ， 一J E 、为样品的介电常数; 1 hd : 1 +( A , / 2 a ) 丽; 一生( 2 a d , h d 1 2 人b l 1 1 Qcs Q 人1一Q. a , b 分别为波导的宽边和窄边尺寸， l 为腔长， h , d分别为祥品的长度和厚度。 6 . 2 谐振腔特征方程法 特征方程 为: 一 式中: r ， 二 2 n f 1 17 . 1 尝 th r ,S , + 六 t h r , 8 , - 了 1 一 (2a

18、 f N )a ， _ _ 、 2 n f/ ， _ 二、 : c 勺 2 a 厂 几-ZQ 一 f + ; ( d 2 S o 一 告 ( 1 一 d ) ， 一 。 / f . J 1 一 ( c ) , ,2 a f o ， 一 2c/ f . v i 一 ( c )a2a f , ( TE ， 腔) ( T E ,o 。 腔) 式中: 真空中光速( c 二2 . 9 9 8 X 1 0 “ m m / s ) 。 在特征 方程中， 已 知f e , d J =广十i f “ , 二f 1 , 一J e , 利用计算机计算， 可以求得J U a = f 一i f “ e 的精确值. 了 测t误差 如“ / f “ a2 % A t a n 凡= C F “ e / f a ) ”M a n 凡+3 X 1 0 - 4 一6 一 S J / T 1 0 2 1 4 - 9 1 附录A 测试记录表 ( 参考件) 温度湿度 测试原始记录 %测试人日期 附加说明: 本标准由机械电子工业部科学技术司提出。 本标准由北京大学和机械电子工业部电子标准化研究所负责起草。