专利名称：一种高温微波测试用圆柱形高q谐振腔的制作方法
技术领域：
一种高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔，属于微波测试技术领域，特别涉及微波电介质 的复介电常数测试技术。
背景技术：
微波电介质材料在微波器件、微波系统中的应用极为广泛，在对这些微波介质材料的研 制和使用过程中，需要对其电参数即复介电常数进行准确的测量。
当微波电介质为低损耗材料时，通常采用的方法为谐振腔法。所用谐振腔可为带状线谐 振器、圆柱形谐振腔、矩形谐振腔、准光腔、螺旋线谐振腔等。对于要求电场极化方向平行 于微波电介质样品表面的复介电常数的测试，常采用圆柱形谐振腔，因其Q值较高，且所用 的被测微波电介质样品尺寸较小。圆柱形谐振腔法因其品质因数Q较高，又称其为高Q腔。
采用高Q腔法进行微波电介质复介电常数测试时，有两种测试方法， 一种为固定谐振频 率法，另外一种为固定腔长法。在固定谐振频率法中，腔体的谐振频率在加载微波电介质样 品前后为一固定值，通过加载微波电介质样品前后腔体长度和品质因数的变化来计算得到复 介电常数。在固定腔长法中，则固定腔体的长度，通过加载微波电介质样品前后谐振频率和 品质因数的变化来计算复介电常数。
文献"Eric J". Vanzura, WilliamA. Kissick. Advances in NIST dielectric measurement capability using a mode-filtered cylindrical cavity. IEEE MTT-S Digest, 1989, p 901-904"中利用高Q腔分别采用固定谐振频率法和固定腔长法进行复介电常数的测试。所用 高Q腔的结构示意图如图l所示，它由圆柱腔筒、上端盖和位置可移动的下端盖构成，其中 上端盖上开有波导耦合孔。通过改变下端盖在圆柱型腔筒中的位置，从而改变腔体的长度。 文中利用多个TE,工作模式，采用固定频率法或固定腔长法测量出被测微波电介质样品在X 波段8. 2 12. 4GHz内复介电常数在宽频带离散频率点上的响应。
随着微波、毫米波电介质材料应用范围的扩大，人们越来越需要了解微波、毫米波电介 质材料在高温(高于100(TC)下的电介质性能，这就要求我们能够对微波、毫米波电介质材 料在高温下的介电性能进行测试。文献"黎义，李建保，何小瓦，采用谐振腔法研究透波材 料的高温介电性能，红外与毫米波学报，2004， Vol. 23， No. 2， pl57 160."中介绍了俄罗 斯高温介电性能测试仪。所采用的腔体为圆柱形谐振腔，工作模式为TE,模式，测试温度为15 1200°C，工作频率为9 10GHz，采用氮气气氛保护。测试时，采用的方法为变腔长法， 即通过高温下腔体长度和无载品质因数的变化来进行复介电常数的测量。这种方法需要在高 温下改变谐振腔下端盖在腔筒中的位置来进行测量，测试装置复杂。而且，腔体长度变化的 测量精度会严重影响介电常数的测量精度。
文献"ZhangG, Nakaoka S， Kobayashi Y, Millimeter wave measurements of temperature dependence of complex permittivity of dielectric plates by the cavity resonance method, AMPC， 1997， p3913 3916"、"Kobayashi Y， Shimizu T， Millimeter wave measurement dependence of complex permittivity of dielectric plates by a cavity resonance method, IEEE MTT-S， 1999， pl885 1888"、 "Shimizu T, Kobayashi Y， Millimeter wave measurements of temperature dependence of complex permittivity of GaAs disks by circular waveguide method, IEEE MTT-S， 2001, p2195 2198"中采用将圆柱形谐振腔腔体在腔长一半处切开， 样品放在两个半腔体中间的方法进行复介电常数的变温测试，测试温度仅为100°C，且测试 装置较为复杂。
综上所述，国外在低损耗材料复介电常数高温测试技术方面己研究了多年，通常采用圆 柱形谐振腔固定频率点改变腔长法或采用将样品放在两个半腔体中间的方法进行低损耗材料 复介电常数的高温测试。这些测试装置较复杂、测量精度低，很难适应低损耗材料复介电常 数的更高温度的测试现状要求。
发明内容
本发明提供一种固定腔厂的、结构简单的高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔，适用于微 波、毫米波电介质材料高温性能的测试。
本实用新型详细技术方案为
一种高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔，如图2所示，包括圆柱型腔筒l、上端盖2、下 端盖3和连接波导4，下端盖3与圆柱型腔筒1的下端固定连接，上端盖2与圆柱型腔筒1 的上端通过连接螺栓5连接。其中圆柱型腔筒1由腔筒外层11和腔筒内层12组成，上端盖 2由上端盖外层21和上端盖内层22组成，下端盖3由下端盖外层31和下端盖内层32组成， 连接波导4由高温波导41、隔热波导42和冷却波导43依次连接而成。所述腔筒外层11、上 端盖外层21和下端盖外层31由厚层耐高温支撑材料制成，所述腔筒内层12、上端盖内层22 和下端盖内层32由薄层耐高温贵金属材料制成；所述腔筒内层12、上端盖内层22和下端盖 内层32分别紧贴于腔筒外层11、上端盖外层21和下端盖外层31。在上端盖2适当位置开有 两个耦合孔23，两个连接波导4分别嵌入上端盖2的上端盖外层21支撑材料并与相应耦合孔23处的上端盖内层22固定连接。
上述方案中，所述厚层耐高温支撑材料应当是导热性能良好且易于加工的材料，可以采 用石墨，所述薄层耐高温贵金属材料应当是熔点高于100(TC并具有良好导电性能的材料，可 以采用铂铑合金。
本发明所述的高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔在使用时，先将被测试样品6 (如图5 所示)放入谐振腔内的下端盖上，用螺栓将上端盖与圆柱型腔筒固定后，将圆柱形高Q谐振 腔腔体部分放入高温炉中，待高Q谐振腔内温度与高温炉内温度平衡后进行测试。测试时， 高Q谐振腔的两个耦合孔一个作为输入耦合孔， 一个作为输出耦合孔；两个连接波导一个作 为输入连接波导， 一个作为输出连接波导。输入连接波导与微波测试源相连，输出连接波导 与测试仪器(如标量网络分析仪)相连，微波测试源信号经输入连接波导、输入耦合孔进入 谐振腔，测试信号经输出耦合孔、输出连接波导进入测试仪器。
本发明的实质是采用薄层高温贵金属材料制作圆柱形高Q谐振腔的腔体，并采用高温材 料支撑薄层高温贵金属材料构成圆柱形高Q谐振腔，运用圆柱形谐振腔固定腔长法实现微波、 毫米波电介质材料微波性能(如复介电常数)的高温测试。整个圆柱形高Q谐振腔适用于微 波、毫米波电介质材料高温性能的测试且结构简单、成本低廉、使用寿命长。
图l现有的下端盖位置可变的高Q腔示意图。 图2本发明所述的高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔立体图。 其中，l是圆柱型腔筒，2是上端盖，3是下端盖，4是连接波导。 图3本发明所述的高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔剖面图。
其中，ll是腔筒外层，12是腔筒内层，21是上端盖外层，22是上端盖内层，23是耦合 孔，31是下端盖外层，32是下端盖内层，41是高温波导，42是隔热波导，43是冷却波导， 5是连接螺栓。
图4本发明所述的高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔的俯视图。 图5本发明所述的加载被测试样品后的高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔剖面图。 其中，6是被测试样品。
具体实施方式
一种高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔，如图2所示，包括圆柱型腔筒l、上端盖2、下 端盖3和连接波导4，下端盖3与圆柱型腔筒1的下端固定连接，上端盖2与圆柱型腔筒1
5的上端通过连接螺栓5连接。其中圆柱型腔筒1由腔筒外层11和腔筒内层12组成，上端盖 2由上端盖外层21和上端盖内层22组成，下端盖3由下端盖外层31和下端盖内层32组成， 连接波导4由高温波导41、隔热波导42和冷却波导43依次连接而成。所述腔筒外层11、上 端盖外层21和下端盖外层31由厚层耐高温支撑材料制成，所述腔筒内层12、上端盖内层22 和下端盖内层32由薄层耐高温贵金属材料制成；所述腔筒内层12、上端盖内层22和下端盖 内层32分别紧贴于腔筒外层11、上端盖外层21和下端盖外层31。在上端盖2适当位置开有 两个耦合孔23，两个连接波导4分别嵌入上端盖2的上端盖外层21支撑材料并与相应耦合 孔23处的上端盖内层22固定连接。
上述方案中，所述厚层耐高温支撑材料采用石墨，所述薄层耐高温贵金属材料采用铂铑 合金。如图4所示，为增加上端盖2和腔筒1之间的连接，以防止微波泄漏，共采用8颗连 接螺栓进行紧固。下端盖3与圆柱型腔筒1的下端采取焊接方式固定连接，连接波导4与上 端盖内层22采取焊接方式固定连接；高温波导41、隔热波导42和冷却波导43之间可采取 焊接方式固定连接，也可采取其他方式连接，但应保证没有微波泄漏。整个圆柱形高Q谐振 腔的腔体直径和腔体长度可根据测试频率范围和高Q腔所选用的工作模式具体设计。
权利要求1、一种高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔，包括圆柱型腔筒(1)、上端盖(2)、下端盖(3)和连接波导(4)，其特征在于，下端盖(3)与圆柱型腔筒(1)的下端固定连接，上端盖(2)与圆柱型腔筒(1)的上端通过连接螺栓(5)连接；其中圆柱型腔筒(1)由腔筒外层(11)和腔筒内层(12)组成，上端盖(2)由上端盖外层(21)和上端盖内层(22)组成，下端盖(3)由下端盖外层(31)和下端盖内层(32)组成，连接波导(4)由高温波导(41)、隔热波导(42)和冷却波导(43)依次连接而成；所述腔筒外层(11)、上端盖外层(21)和下端盖外层(31)由厚层耐高温支撑材料制成，所述腔筒内层(12)、上端盖内层(22)和下端盖内层(32)由薄层耐高温贵金属材料制成；所述腔筒内层(12)、上端盖内层(22)和下端盖内层(32)分别紧贴于腔筒外层(11)、上端盖外层(21)和下端盖外层(31)；在上端盖(2)适当位置开有两个耦合孔(23)，两个连接波导(4)分别嵌入上端盖(2)的上端盖外层(21)支撑材料并与相应耦合孔(23)处的上端盖内层(22)固定连接。
2、 根据权利要求1所述的高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔，其特征在于，所述厚层耐 高温支撑材料是石墨，所述薄层耐高温贵金属材料是铂铑合金。
专利摘要一种高温微波测试用圆柱形高Q谐振腔，属于微波测试技术领域。圆柱形高Q谐振腔包括圆柱形腔筒、上端盖、下端盖和连接波导，圆柱形腔筒、上端盖和下端盖均分为内外两层，内层为薄层耐高温贵金属材料，外层为厚层耐高温支撑材料。其实质是采用薄层高温贵金属材料制作圆柱形高Q谐振腔的腔体，并采用高温材料支撑薄层高温贵金属材料构成圆柱形高Q谐振腔。整个圆柱形高Q谐振腔具有适用于微波、毫米波电介质材料高温性能的测试且结构简单、成本低廉、使用寿命长的特点。
文档编号G01R27/26GK201142354SQ20072008166
公开日2008年10月29日 申请日期2007年10月30日 优先权日2007年10月30日
发明者何凤梅, 张其劭, 张大海, 恩 李, 李仲平, 王金明, 聂在平, 郭高凤 申请人:电子科技大学