CN107543969B - 一种介电常数的测试方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种介电常数的测试方法与装置，本发明的介电常数的装置，包括根据计算出的带状线，两块金属板，两块介质衬底以及两个接头，其中，该两块金属板通过紧固组件相互固定在一起并确定出一个腔体，该两块介质衬底设置在该腔体的内部，且两块介质衬底均与腔体的腔壁接触，该带状线设置在该两块衬底之间，该两个接头分别与该带状线的两端连接且位于腔体的一侧，并形成一个二端口网络，调整好网络分析仪的参数，两个接头分别连接网络分析仪的两个端口。本发明的方法通过本发明的装置操作，测量精度较高，制作成本较低且操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及固体材料的介电常数测量方法与装置，尤其涉及一种平面材料的介质介电常数测量方法与装置。
背景技术
中国专利展示了一种介电常数测量装置（专利号为：201310276389.8，授权公开号为：CN103308778A），包括槽线结构，所述槽线结构两端设置有信号接口，用于连接测试仪器和传输测试信号，槽线结构中设置有孔洞，孔洞位于槽线中，用于放置盛装被测材料的容器，测量时将被测介质放入容器中，相当于在槽线结构中嵌入被测介质，利用被测介质对微波传输特性的影响，通过分析放入被测介质前后的传输特性，得到被测介质的介电常数。为了使嵌入的被测介质能够对槽线结构的传输特性产生实质性影响，提高分析测试的精确度，孔洞的大小应使放置的容器具有足够大的容积，其盛装的被测材料能够充分影响槽线结构的传输特性，但这种结构孔洞尺寸不能太大，以至于破坏了槽线结构的微带传输线特性，影响测试结果。
中国专利公开了一种基于网络分析仪的介质介电常数测量方法（专利号：201510590507.1，申请公布号为：CN105137199A），其方法是利用美国 S&A 公司的网络分析仪250B测试***，包括信号发生器、频率计数器、衰减器、功率分配 器、30dB 衰减器、延长器 / 线平衡器、相位计和电压表 ；π型网络测试电路 ，检测电路参数主要包括检测信号频率和用于减小误差的π 网络阻抗匹配电路中各个电阻的阻值。当所述250B测试***的信号发生器产生一个信号，经过衰减器衰减后，由功率分配器将信号分为两路电信号，一路经过30dB衰减器后作为参考信号，另一路信号经过延长器/线平衡器后进入π型网络测试电路；所述π型网络测试电路由对称的双π型回路组成，包括输入衰减器、输出衰减器和检测探头；所述输入衰减器和输出衰减器用于使得π型网络的阻抗和250B测试***的阻抗相匹配；所述检测探头为平行两针式探头，探头上两探针的距离固定不变；信号经过π型网络后得 到测试信号；用相位计和电压表分别测量参考信号和测试信号的相位差和幅度衰减，拟合相位差和介电常数之间的关系，建立关系模型计算出介电常数。这种测量方法涉及到的器件较多，也并不简单，且需要大量的实验来拟合相位差和介电常数之间的关系。
发明内容
本发明的主要目的在于解决上述存在的问题，提供一种介电常数的测试方法与装置，本发明的方法通过本发明的装置操作，测量精度较高，制作成本较低且操作简单。
本发明采用的技术方案为：本发明一种介电常数的装置，包括根据计算出的带状线，两块金属板，两块介质衬底以及两个接头，其中，该两块金属板通过紧固组件相互固定在一起并确定出一个腔体，该两块介质衬底设置在该腔体的内部，且两块介质衬底均与腔体的腔壁接触，该带状线设置在该两块衬底之间，该两个接头分别与该带状线的两端连接且位于腔体的一侧，并形成一个二端口网络，调整好网络分析仪的参数，两个接头分别连接网络分析仪的两个端口。
一种介电常数的测试方法，包括如下步骤 ：
步骤一，把二端口检测电路的两个端口分别连接到网络分析仪的两个端口；
步骤二，在网络分析仪上设置好要测试的频率，调整好电路参数 ；
步骤三，在测试频率下记录初始相位Φ1，再把被测的介质块B放置于二端网络中，记录其相位Φ2，ΔΦ=∣Φ2-Φ1∣；
步骤四，根据所创造的装置建立相位差和介电常数的关系模型，计算出被测介质块的介电常数。
本发明的有益效果为：本发明的介电常数的装置，包括根据计算出的带状线，两块金属板，两块介质衬底以及两个接头，其中，该两块金属板通过紧固组件相互固定在一起并确定出一个腔体，该两块介质衬底设置在该腔体的内部，且两块介质衬底均与腔体的腔壁接触，该带状线设置在该两块衬底之间，该两个接头分别与该带状线的两端连接且位于腔体的一侧，并形成一个二端口网络，调整好网络分析仪的参数，两个接头分别连接网络分析仪的两个端口。本发明的方法通过本发明的装置操作，测量精度较高，制作成本较低且操作简单。
附图说明
图1为本发明的装置的立体示意图。
图2为本图1去除一块金属板后的示意图。
图3为本发明的装置放入被测被测的介质块后的示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示为本发明的一种较佳的具体实施例子，一种介电常数的装置，包括根据计算出的带状线10，两块金属板20，两块介质衬底30以及两个接头40，其中，该两块金属板20通过紧固组件50相互固定在一起并确定出一个腔体A，该两块介质衬底30设置在该腔体A的内部，且两块介质衬底30均与腔体A的腔壁接触，该带状线10设置在该两块衬底30之间，该两个接头分别与该带状线10的两端连接且位于腔体A的一侧，并形成一个二端口网络，调整好网络分析仪的参数，两个端口接头分别连接网络分析仪的两个端口。
进一步，该紧固组件50包括横设在该两块金属板20之间的支撑柱51以及用于将金属板20与该支撑柱51固定的紧固螺栓52。
优选的是，该带状线10的上半部裸露在该两块介质衬底30的上方，即介质衬底上半部分开有缺口，带状线上半部分裸露在腔体中该两块介质衬底没有覆盖该带状线。
优选的是，支撑柱的两端设置有内螺纹，支撑柱的长度为7mm。
优选的是，该带状线厚度在0.4-1.0 mm之间。
一种介电常数的测试方法，包括如下步骤 ：
步骤一，把二端口检测电路的两个端口分别连接到网络分析仪的两个端口；被测的介质块B；
步骤二，在网络分析仪上设置好要测试的频率，调整好电路参数 ；
步骤三，在测试频率下记录初始相位Φ1，再把被测的介质块B放置于二端网络中，记录其相位Φ2，ΔΦ=∣Φ2-Φ1∣；
步骤四，根据所创造的装置建立相位差和介电常数的关系模型，计算出被测介质块的介电常数。
进一步，步骤四中的相位差和介电常数的数学方程为：Dk=(1+0.00172ΔΦ)x(1+0.00172ΔΦ)。
本发明的实施例以及附图只是为了展示本发明的设计构思，本发明的保护范围不应当局限于这一实施例。
通过上面的叙述可以看出本发明的设计目的是可以有效实施的。实施例的部分展示了本发明的目的以及实施功能和结构主题，并且包括其他的等同替换。
因此，本发明的权利构成包括其他的等效实施，具体权利范围参考权利要求。
Claims (4)
1.一种介电常数的测试方法，其特征在于，应用于一种介电常数的装置，所述介电常数的装置包括根据计算出的带状线，两块金属板，两块介质衬底以及两个接头，其中，该两块金属板通过紧固组件相互固定在一起并确定出一个腔体，该两块介质衬底设置在该腔体的内部，且两块介质衬底均与腔体的腔壁接触，该带状线设置在该两块衬底之间，该两个接头分别与该带状线的两端连接且位于腔体的一侧，并形成一个二端口网络，调整好网络分析仪的参数，两个接头分别连接网络分析仪的两个端口；该带状线的上半部裸露在该两块介质衬底的上方；
还包括如下步骤：
步骤一，把二端口检测电路的两个端口分别连接到网络分析仪的两个端口；
步骤二，在网络分析仪上设置好要测试的频率，调整好电路参数；
步骤三，在测试频率下记录初始相位Φ1，再把被测的介质块B放置于二端网络中，记录其相位Φ2，ΔΦ＝∣Φ2-Φ1∣；
步骤四，根据所创造的装置建立相位差和介电常数的关系模型，计算出被测介质块的介电常数；
步骤四中的相位差和介电常数的数学方程为：Dk＝(1+0.00172ΔΦ)x(1+0.00172ΔΦ)。
2.如权利要求1所述的介电常数的测试方法，其特征在于，该紧固组件包括横设在该两块金属板之间的支撑柱以及用于将金属板与该支撑柱固定的紧固螺栓。
3.如权利要求2所述的介电常数的测试方法，其特征在于，该支撑柱的两端设置有内螺纹，该支撑柱的长度为7mm。
4.如权利要求1所述的介电常数的测试方法，其特征在于，该带状线厚度在0.4-1.0mm之间。
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