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微波透波介质材料广泛地应用于天线罩、天线窗等航天材料中,其工艺技术是战略、战术导弹弹头的关键技术之一,主要是实现遥测天线、制导寻的导引头、实时引爆引信天线的电气性能不受飞行条件下的高温高速气流影响,确保通讯系统及制导系统工作正常。对于透波材料,其介电性能与弹头天线系统的透波率、图像均匀性等电气性能有直接关系。介电性能指的是介电常数、损耗角正切这两个参数,它们是衡量透波材料性能好坏的主要依据之一。因此,在天线罩、天线窗等介质材料的研制、生产和使用过程中,这两个参数是考核、检验材料性能的关键指标。
本论文针对微波介质材料在高温这种特殊服役环境下,提出微波介电性能测试方法,并建立相应的测试系统,为高温微波介质材料的长远发展提供技术支撑和储备。
本文首先通过室温试验研究终端短路法测试物理模型和校准模型,因终端短路法求解介电常数时存在多值解问题,存在采用时域方法获得介电常数初值,通过建立反应式谐振腔实现高温测试波导的尺寸和微波损耗变温校准,同时采用比对法,完成高温测试物理模型和校准方法研究。选择了高温测试波导所用的材料及工艺,研制了测试系统中关键元部件和分系统,编制了自动测试软件,组建并调试了测试系统。制作了石英和蓝宝石样品,在10GHz附近对测试样品介电常数和损耗角正切进行了变温测试。最后进行了测试误差分析,并利用Matlab编制了测试误差估算软件。所完成的高温测试系统达到了以下技术指标:
测试温度:室温~2200℃
测试频率:10GHz附近测试范围:
室温:εr=2.0~15tanδε=0.001~0.052200℃:εr=2.0~15tanδε=0.01~0.05测试误差:
室温:|△εr/εr|≤4%|△tanδε|≤13%tanδε+0.0012200℃:|△εr/εr|≤10%|△tanδε|≤30%tanδε+0.02