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微波陶瓷介质谐振器由于自身固有的体积小、Q值高、温度稳定性好、成本低、易于集成等特点,已广泛应用于卫星通信、移动通信、雷达、遥控遥测、电子对抗及电子侦察等设备中。在研制、生产和使用微波介质谐振器时,对其制作的介质材料微波介电性能的准确测量及其关键和重要。
针对介质材料及其元器件的外形尺寸、物理状态有所不同,所采取的测试方法和测试系统不同,主要使用的方法有传输法、传输线终端法、时域法和谐振法。对于传输法、传输线终端法和时域法,它们的共同特点是测试频带宽,不足之处是对于低耗介质材料的测试灵敏度低,测试误差大;而谐振法特点是对低耗介质材料的测试灵敏度高,测试准确,缺点是测试往往在一个谐振频率上进行,测试频率范围窄。本论文主要研究低损耗材料的测量,所以选择采用谐振法。
文中研究了一套使用方便、自动化程度高、测试速度快、测试准确度高的平行板短路法自动测试系统,解决了准确测试问题,该系统实现了同时测量介电常数、介质损耗、温度系数,并首次实现纯软件操作、测试过程全自动运行。本文还研究了一套平行板开路法温度系数测试系统,解决了大批量样品温度系数检测的效率问题。如果谐振器因为尺寸设计不当,轻则出现低Q泄漏态TM0谐振模,重则谐振频率小于截止频率,辐射严重且无谐振峰出现,无法进行测量。本文成功开发了微波陶瓷介质谐振器设计软件,可根据特定谐振频率、模具尺寸和预估介电常数预先设计出样品高度,可以避免出现上述问题。最后用研制的测试装置对多个介质谐振器样品进行了实测,结果表明,实验的实际测试值与本文的理论分析计算结果、国标要求相当吻合。平行板短路法自动测试系统可对介质谐振器介电常数、介质损耗、温度系数等进行迅速、准确、可靠、无损伤、自动化检测,具有较强的实用性。平行板开路法可同时对八个样品的温度系数进行准确、可靠测量,也具有较强的实用性。