SJ-T-10143-1991.pdf

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1、SJ 中华人民共和国电子工业行业标准 S J / T 1 0 1 4 2 一1 0 1 4 3 - 9 1 电介质微波复介电常数的测试方法 1 9 9 1 一 0 4 - 0 2 发布 1 9 9 1 一 0 7 - 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 工 业 行业 标 准 固体电介质微波复介电常数测试方法 蚕人腔法 S I / T 1 0 1 4 3 -9 1 本标准规定了固体电介质徽波复介电常数的“ 重入腔” 侧试方法。 本方法适用于射频、 徽波固体电介质复介电常数的测量。 适用频率范围: f =( 1 0 0 -1 0 0 0 ) M H z ,

2、 测试范围: d 2 0 ta n d . = 2 X 1 0 - 4 2 X 1 0 - 方法原理 重人式腔是电容加载式同轴谐振腔的变形。图 1 所示是一个电容加载式同轴谐振腔， 其 谐振频率决定于腔长和间除电容C , 间隙距离改变时， 间隙电容C变化， 谐振频率变化; 当间隙 距离不变， 但其中介质改变时， 间隙电容C 也变化， 谐振频率随之变化。 间晾 电容 c 辐 入 图 1 电容加载式同轴谐振腔 设间隙中充空气时， 谐振腔的谐振频率为f o ， 当 一个圆盘形介质片放入间隙中时， 谐振腔 失谐， 这时保持信号频率不变， 调内导体， 改变间隙距离可使谐振腔恢复谐振。 内导体的位移量 与

3、介质试样的介电 常数。 有关， : 越大， 放人样品后， 间隙电容增加量越大， 为了 恢复谐振， 内导 体的位移量就越大。 根据样品厚度， 放人介质前后内导体的位移量和谐振腔品质因数的变化就 可以算出介电常数。 重入式腔是把端面间 隙电容C ， 移到内 导体的中间 一些， 其结构示于图2 。 上内导体可调， 下内导体靠近电容间隙处， 附加一个微调电容 C - 中 华人民共和国机械电子工业部 1 9 9 1 - 0 4 - 0 2 批准 一1 2 一 1 9 9 1 - 0 7 - 0 1 实施 S J / T 1 0 1 4 3 -9 1 信 号输 入 图 2 重入式腔结构示意图 当腔中无样品

4、时， 微调电容放在一定的初始值( M - f 定标时所放的” 。 位置) ， 调至测微器 使谐振腔谐振， 这时主测微计读数为Mo , 谐振指示为l o , 调微调测微计使谐振腔失谐到输出指 示为半功率点， 在。 。 两边得到的半功率位置二 ， 和 ，n : 对应一定的频率， 则谐振腔品质因数 Q o 值可知。 放入样品后， 由于样品的e l 使间隙电容和腔体损耗都改变了。调节主测微计使对原信号 频率谐振， 这时主测微器位置为M ， 谐振输出指示为1 ; 。由这些参数就可以算出扩和 ta n d 测试系统框图如图 3 所示: m 9x H P A A 4 E , cl H A T*An H M

5、xfta t “1 K AB 幅度稳定度优于0 . 0 2 d B 八O m in ; 频率稳定度优于1 X 1 0 - s 八O m i n o 2 . 2 重入式谐 振腔 1 3 一 S J / T 1 0 1 4 3 -9 1 在1 0 0 M H z -1 0 0 0 M H z 宽的 频率范围内， 通常可以用四个腔体覆盖， 用户可按要求选用. 2 . 2 . 1 谐振腔的尺寸 2 . 2 . 1 . 1 内导体 平行板电容器受高频场激发时， 横向电压符合贝塞尔函数分布， 第一个零点符合公式( 1 ) , ， . = ( 2 . 4 0 5 A ) / ( 2 nI -T) . . .

6、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) 为使内导体间隙中为均匀场， 内导体的半径应小于 0 . 1 r , 。 由此得内导体直径应小于 7 6 X 1 0 - A / , 厂 于。这里A 为中心频率的波长， 单位为c m , 2 . 2 . 1 . 2 外导体内径 D=( 3 -3 . 6 ) a 式中: d 内导体直径， m m, 2 . 2 . 1 . 3 腔长 约为 A / s , 2 . 2 . 2 间隙电容 谐振腔应设计成大电容加载式同轴谐振腔。 端面电容e 由主测微器带动中心导

7、体的移动 而改变。 上、 下内导体两端面的平行度小于 0 . O l mm, 上、 下端内导体同心度小于。 . 0 2 m m , 主测微器既对频率刻度， 还对电容刻度， 以得到计及边缘效应的内导体增量 A ， 得出 M- f 和M - A 对照表。 这里M是主测微器刻度。 2 . 2 . 3 微调电容 下内导体上方开一个侧向圆孔， 位于腔体右侧的微调测微计推动金属杆在孔内移动就构 成微调圆柱电容器 C p , 此微调电容器对频率刻度， 作出主测微器在不同位置 M( 不能少于 1 5 点) 时， 微调测微器 读数二与频率 了 之间的关系曲线， 实际上每一个位P i 时的、 -f是一根直线这就可

8、以得到每 一位置M时对应的 。 -f 线的斜率I i ， 这就是 M- K对照表。 2 . 2 . 4 藕合机构 输入、 输出辆合均用环辆合， 它们对谐振腔呈弱藕合， 两环之间不产生直接祸合。 2 . 2 . 5 对重入腔主要参数的要求 品 质因 数: 2 0 0 0 - 2 5 0 0 ; 主 测微器分辨率: 。 . 0 0 2 m m , 附录A给出一个中心频率为4 5 0 MH z 的腔的参数， 供参考。 2 . 3 功率指示器( 或平方律检波器) 指示器灵敏度不低于一3 5 d B ; 驻波比小于 1 . 1 , 2 . 4 隔离器( H ) 隔离度大于2 0 d B ; 正反向驻波比

9、小于 卜1 , 一1 4 一 S 7 / T 1 0 1 4 3 -9 1 3 试验条件 3 . 1 正常的试验大气条件 温度: 2 0 - - 3 0 C 相对湿度: 4 5 %一7 5 %; 气压: 8 6 - 1 0 6 k P a , 对一 个试样进行测试时， 在正常的测试大气条件下进行一系 列测量期间， 其温度、 湿度应 保持稳定。 3 . 2 仲裁试验的标准 大气条件 温度: 2 5 士1 C; 相对湿度 : 4 8 %一5 2 %; 气压: 8 6 - 1 0 6 k P a , 试样 及其制备 4 . 1 介质材料要均匀， 介质试样的直径应略大于内导体直径， 以使端面间隙内有均

10、匀的电场。 介质试样直径可 取内导体直径的1 . 1 5 倍。 4 . 2 介质试样厚度t 在。 . 5 -5 m m之间， 视试样的e 不同而选定。 通常创 大的材料， 厚度取厚 一 点 介质试样加工要求如图4 所示: 0 . 0 1 样品经清洁和干燥处理方能测试。 乃月马 .- 月J马 试验程序 5 . 1 不放入样品， 盖上取样窗口的盖板， 微调电容器的测微器放在初始值。 调节主测微器使谐 振腔谐振， 记下这时主测微器的读数 M。 和谐振指示值 l o , 5 . 2 调节微调电容a的测微器在谐振点两边得到半功率电平， 记下两边半功率点对应的测微 器的读数 二、 ， 。 2 。此后微调测

11、微器回到初始值， 谐振腔恢复到谐振。 5 . 3 放入样品， 盖上取样窗口的盖板， 调节主测微器使谐振腔恢复谐振， 记下主测微器读数 M 和谐振指示值 I . , 5 . 4 由d - M对照表查得主测微器在 M。 位置上的边缘电容量 d 。 和在 M ; 位置上的边缘电容 增量 A t . 5 . 5 由K-M对照表查得主测微器在 M。 位置上微调测微器每毫米的频率数， 即斜率 K. 5 . 6 由f - M对照表查得主测微器在M 。 位置上对应的谐振频率f . 5 . 7 在样品的四周和中间取 5 个以上不同位置， 用螺旋测微计测出其厚度， 取其平均值得样 一1 5 一 S J / T 1

12、 0 1 4 3 - 9 1 品厚度 t , 5 . 8 在测大损耗材料时， 腔体尺寸设计应考虑加大上下内导体的间隙， 以保持谐振腔的弱祸 合. 检侧器采用高灵敏指示器或 接收 机。 如因加载重导致栩合度R 明显变化， 应考虑按腔体插 入衰减对切1 氏予以修正。 试验 结果的计算 和评定 6 . 1 介电常 数计算公式 当样品直径满足比内导体直径大 1 5 %时， 介电常数实部的计算公式为: 尸 = t / ( M。一 从 + t ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2 ) 式中 : t 样品 厚 度

13、， m m , Mo 无样品时主测微器读数, m m; M , 有样品时主测微器读数， m m . 6 . 2 损耗角正切值计算公式 ( d+ J 1 0 . = T -T - J - ) M 。十 6r c O n ，一 ，碑 . ) M。 一 M + 之 L I -I-j 一 一 ”-(3) 式中: 谐振腔内导体直径， m m; d o 从d - M对照 表查得M 。 时的 边缘电容 增量; d ; 从J - m对照 表查得M 。 时的 边缘电容 增量， d 主测微器读数在零位时内导体的间隙， 这对某一个腔体是一定值; t c 由I i - M对照 表查得的M 。 时的x值; 。 . 、

14、。 ， 无样品时谐振腔谐振点两边半功率电平对应的微调电容测微器读数， m m; f 谐振频率， 由f -M对照表查得 M。 时的频率, MH z ; ! o 无样品时谐振腔谐振输出功率指示值; 乙 有样品时谐振腔谐振输出功率指示值。 误 差 在规定的测试范围内的测量不确定度为: 当 。 1 0 时 A e / 。 镇2 %; 当 。 ， )1 0 时， : ， / 。 ， 簇5 %. 4 t a n d 8 % X t a n 氏+0 . l 5 X 1 0 - “ , S 7 / T 1 0 1 4 3 - 9 1 附录A 谐 振腔 参 数 参考件 ) 谐振腔参数: f =4 5 0 M H

15、 z ; 腔体高度1 =7 7 m m ; 内导体直径d =2 2 m m ; 外导体内径D =8 0 m m ; 腔体机械加工表面粗糙度凡为3 . g u m ; 主电容间隙的有效行程-9 m m; 主甜徽器分拼率。 . 0 0 2 m m ; 微调电容器的有效行程 - 2 0 m m ; 徽调电容器的分辨率。 . O l m m ; 品质因数2 0 0 0- 2 5 0 0 . 附录B E 和u n a . 的计x公式 ( 参考件 ) 当样品尺寸 D . 时， 砂和t a n d . 的计算公式为， al = t ! ( Ma 一 M;+ t ) ， ， ( Bl) 式中 : 1 赶 o

16、+占一 D : l C d 土 麟 1 + a )M a 1- 6 7 ( 己+ A X 一 D . M ; +a 二， ，( B Z ) z z ( M 一 ， 。 ) 。 =2 71 1. 2 71 1 4 ca n - - 十 t a n - 人 1 , = 1 一 I s 一M 。 一 d ( B 3 ) ( B 4 ) 1 7 一 S I / T 1 0 1 4 3 -9 1 式中: t 一 一 腔体长度， m m; ti 下内导体长度, m m, t a n 氏 = 己+d o 从 e C e , ( M, + d一 t )+ t J e l t ( M。十 d ) X F (m

17、z - m , ) r o 二 , . . . ( B 5 ) J 、 L , 附加说明: 本标准由机械电子工业部提出。 本标准由华东师范大学、 浙江大学负责起草。 本标准主要起草人: 储雪子、 倪尔瑚、 王玉功。 1 8 一 *草庐一苇草庐一苇*提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 本人有各种国内外标准 20 余万个， 包括全系 列 GB 国标国标及国内行业行业及部门标准部门标准，全系列 BSI EN DIN JIS NF AS NZS GOST ASTM ISO ASME SSPC ANSI IEC IEEE ANSI UL AASHTO ABS ACI AREMA AWS ML NACE GM FAA TBR RCC 各国船级 社 船级 社 等大量其他国际标准。豆丁下载网址：豆丁下载网址： http:/