宽带准光介电常数测试系统

夏 冬, 张慧媛, 马 尧, 刘 兵, 周明寒

(上海无线电设备研究所,上海 201109)

0 引言

介电常数是物质的基本属性之一。该参数可用于分析物质与电磁波的相互作用,因此介电常数测试在基础科学及材料工程应用领域中都受到广泛重视。目前主要的材料介电常数测试方法包括波导传输线法、谐振腔法、自由空间法等[1]。在毫米波/亚毫米波频段,波导传输线法所需金属波导和材料样片尺寸急剧缩小,从而导致加工成本与测试难度大幅增加;而谐振腔法尽管测试精度较高,但其工作频带较窄,且在高频段同样存在样片制备难度大的问题。

自由空间法利用电磁波的自由空间传输替代了波导传输方式,将待测样片平板放置于发射天线与接收天线之间,在获得波束经样片的透射与反射信息后,计算其介电常数。相对于其他测试方法,自由空间法在测试带宽、材料样片制备难度与操作便利性等方面都存在较大优势,因此更适用于高频介电常数测试。在此基础上,再引入准光传输技术[2-3],利用金属反射面对波束的反射与汇聚效应减少波束传输损耗,可进一步提高介电常数测试精度。

本文设计了一种工作频率范围为(110～170)GH z的双反射面准光介电常数测试系统,通过提取被测材料的S参数推算材料的介电常数。应用该系统测试某蓝宝石材质微波透射窗片的介电常数,并与相关文献报道进行对比,验证该测试系统的性能。

1 双反射面准光系统设计

1.1 系统组成及原理

采用典型的自由空间法测试介电常数时,通常将待测材料平板直接放置于发射天线与接收天线之间[4]。……