UDC 621. 315. 61. 011. 5:621. 317. 08 GB L 32 中华人民共和国国家标准 GB 7265.2—87 固体电介质微波复介电常数的 测试方法 “开式腔”法 Test method for complex permittivity of solid dielectric materials at microwave frequencies"Open cavity"method 1987-11-01实施 1987-02-13发布 国 家标准局 发布 中华人民共和国国家标 固体电介质微波复介电常数的 UDC 621.315.61 .011.5: 621 测试方法 .317.08 GB 7265.2—87 “开式腔”法 Test method for complex permittivity of solid dielectric materlals at microwave frequencies -- " Open cavity" method 本标准测试对象是固体电介质材料。 本标准述及的介电特性由相对介电常数实部e'和介质损耗角正切tano,所表示。 Er=e'- je =e' (l -jtand,) (1 ). 本标准采用介质谐振器，即“开式腔”作为测试腔体。适用频率范围和介电常数范围如图1所示*。 / fo (GHz ) 20 10 10 25 50 75 100 图 1 = 5 ~ 100 tand, = 2 × 10-4 ~ 6 × 10-3 测量原理 As -段直径为d，高度为L的正圆柱体或圆盘状介质波导，两端被金属板短路，见图2。当L=n *适用于金属短路板直径D80mm情况。 国家标准局1987-02-13批准 1987-11-01实施 1 GB 7265.2—87 时（^为介质波导波长，n为正整数1、2、3）产生谐振现象，成为介质腔，又称为“开式腔” 图 2 “开式腔”存在多种谐振模式。选择TE。1n模工作,能够避免试样端面与短路板间隙电容的影响。 对每个确定的介质腔来说，它的谐振频率和介电常数e'有关，品质因数Q和介质损耗有关。因此，根 据介质腔试样的直径、高度、测得的“开式腔”谐振频率和有载品质因数，可以计算出介质的介电常 数e和损耗角正切tand，。 2介质试样 2.1试样形状一一正圆柱体 试样尺寸根据介电常数e的大致范围和测试频率确定。一般原则是： 7 L<D.. ( 2) L<d<2.5L: ( 3) 式中，L-—样品高度，mm, d一一样品直径，mm, D——短路板直径，mm。 2.2试样尺寸和要求 正圆柱体试样公差：d±0.01mm，L±0.01mm，正圆柱体两端面平行度小于0.05°，圆柱体倾斜 度小于1°，试样锥度小于0.1，晶体试样要求轴线定向小于±5。 试样表面无不正常斑点，内部均匀，无杂质。测试前必须进行清洁和于燥处理。 8 测试条件 8.1正常的测试大气条件 温度：20 ～30 C, 相对湿度： 45% ~75% i 气压:86~106kPa。 3.2仲裁测试的标准大气条件 温度：25± 1 C# 相对湿度：48% ~52%, 气压： 86~106kPab 4测试方法 4.1“开式腔” 4.1.1短路板 两块圆形短路平板，对紧贴试样端面的一面，要求板面平整，表面粗糙度小于Ra0.20μm，镀银厚 2 GB 7265.2—87 度20μm，银层外覆薄金保护层。圆板直径应取试样高度的7倍左右。一般取80～100mm。 4.1.2耦合装置 采用小环或探针耦合方式。 微波传输线选用微型硬同轴线，耦合度连续可调，调节装置传动平稳。 耦合传输系统引人的附加反射系数小于0.08。 4.1. 3机械辅助装置 上、下短路板的高度位置能分别调节，采用平移传动方式以防止样品位置变化。 4.1.4“开式腔”简图 见附录A。 4.2 测试系统 采用图3所示的测试系统。 扫频 定向 标准 环行器 隔离器 隔高器 信号额 揭合器 情密衰减器 隔声器 隔离器 谐娠式 *开式整” 跛长计 双踪 隔离器 波器 Y 检波器 隔高器 示波器 图3 4.#测试方法概述 扫频信号经定向耦合器主线至“开式腔”，定向耦合器副线接谐振式波长计。双踪示波器分别显示 “开式腔”和波长计的频响曲线，调节波长计使两谐振峰峰尖相合，从而测定“开式腔”谐振频率f。 借助标准精密衰减器、波长计测出“开式腔”谐振曲线半功率点带宽△}，从而测定“开式腔”有 载品质因数QL。 4.4主要测试仪器要求 4.4.1扫频信号源 输出功率大于50mW，幅值稳定度优于0.04dB/10min。 4.4.2标准精密衰减器 使用范围：0 ～10dB, 精确度：0.02dB/10dB, 4.4.8谐振式波长计 精确度优于1.5×10-5, Q值：大于50000。 4.4.4晶体检波器 工作范围内驻波比S小于1.3。 4.4.5双踪示波器 灵敏度优于0.2mV/div。 4.4.6隔离器 隔离比大于20dBz 3 GB 7265.2—87 正，反向驻波比S小于1.05# 频带宽度大于15%。 4.5测试步骤 4.5.1测定样品直径d，高度L。 4.5.2开机预热一小时，系统进人正常工作状态，标准衰减器处于某一固定衰减值αg（dB）。 L L (TE012 4.5.3将样品置于下短路板中央，调节下短路板高度使耦合装置位于 （TE模）或 模）附近，适当调节耦合元件和试样的间距，使示波器上出现“开式腔”的TEol1或TEo2模的谐振曲 线。 4.5.4调节波长计，使其谐振峰对准“开式腔”工作模式的谐振曲线，如图4。再增大耦合元件与 试样的间距，直至“开式腔”谐振频率不再变化为止。 “开式腔” 谐振曲线 被长计 谐振曲线 图4 4.5.5调节标准精密衰减器至αg加3.01dB的刻度位置，使“开式腔谐扳蜂值衰减到半功率点，确 定半功率点位置，见图5（a）。 回复标准精密衰减器到a（dB）位置，用波长计测定谐振频率f。（MHz），和半功率点带宽△ MHz，示波器图形如图5（b)。 (a) (q) 图 5 4.5.6将试样倒置，重复测试步骤4.5.3至4.5.5。 4.5.7以试样正、反两次放置所测数据的算术平均值作为最后测试结果。 4.5.8 测试原始记录表格见附录B。 5 计算公式 5.1试样尺寸计算 根据试样介电带数e'的大致范围、测试频率和工作模式，由下列公式确定试样尺寸： 0=2n (4) 92 = ( 5)