实验六+用谐振腔微扰法测量介电常数.doc

北京邮电大学电磁场与微波测量实验报告学院:电子工程学院班级:组员:报告撰写人:学号:实验六用谐振腔微扰法测量介电常数微波技术中广泛使用各种微波材料,其中包括电介质和铁氧体材料。微波介质材料的介电特性的测量,对于研究材料的微波特性和制作微波器件,获得材料的结构信息以促进新材料的研制,以及促进现代尖端技术(吸收材料和微波遥感)等都有重要意义。一、。、实验原理本实验是采用反射式矩形谐振腔来测量微波介质特性的。反射式谐振腔是把一段标准矩形波导管的一端加上带有耦合孔的金属板,另一端加上封闭的金属板,构成谐振腔,具有储能、选频等特性。谐振条件:谐振腔发生谐振时,腔长必须是半个波导波长的整数倍,此时,电磁波在腔内连续反射,产生驻波。谐振腔的有载品质因数QL由下式确定:式中:f0为腔的谐振频率,f1,f2分别为半功率点频率。谐振腔的Q值越高,谐振曲线越窄,因此Q值的高低除了表示谐振腔效率的高低之外,还表示频率选择性的好坏。如果在矩形谐振腔内插入一样品棒,样品在腔中电场作用下就会极化,并在极化的过程中产生能量损失,因此,谐振腔的谐振频率和品质因数将会变化。图1 反射式谐振腔谐振曲线 图2微找法TE10n模式矩形腔示意图电介质在交变电场下,其介电常数ε为复数,ε和介电损耗正切tanδ可由下列关系式表示:,  ,  其中:ε,和ε,,分别表示ε的实部和虚部。选择TE10n,(n为奇数)的谐振腔,将样品置于谐振腔内微波电场最强而磁场最弱处,即x=α/2,z=/2处,且样品棒的轴向与y轴平行,如图2所示。假设:(圆形的直径或正方形的边长)与棒长九相比小得多(一般d/h<1/10),y方向的退磁场可以忽略。,则可以认为除样品所在处的电磁场发生变化外,其余部分的电磁场保持不变,因此可以把样品看成一个微扰,则样品中的电场与外电场相等。这样根据谐振腔的微扰理论可得下列关系式式中:f0,fs分别为谐振腔放人样品前后的谐振频率,Δ(1/QL)为样品放人前后谐振腔的有载品质因数的倒数的变化,即QL0,QLS分别为放人样品前后的谐振腔有载品质因数。三、、扫描状态。,这时检波电流表示相对功率(I∝P)。,量程0~100μA。,通过查表确定微波信号的频率。,为获得最高的检波效率,它都装有一可调短路活塞,调节其位置,可使检波管处于微波的波腹。改变微波频率时,也应改变晶体检波器短路活塞位置,使检波管一直处于微波波腹的位置。图17 试验装置示意图1—微波信号源2—隔离器3—衰减器4—波长表5—测量线6—测量线晶体7—选频放大器 8—环形器9—反射式谐振腔10—隔离器 11—晶体检波器四、。注意:反射式谐振腔前必须加上带耦合孔的耦合片,接入隔离器及环形器时要注意其方向。,选择“等幅”方式,预热30分钟。,根据公式计算它的谐振频率,一定要保证n为奇数。,用电流表测量微波的大小,在计算的谐振频率附