材料复介电常数超高温测试技术研究

发布时间：2017-10-21 00:23

  本文关键词：材料复介电常数超高温测试技术研究

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【摘要】：微波材料广泛应用于军事、航天航空、通信等众多领域之中,微波材料电磁性能的优劣直接关系到所设计的电子设备及系统性能的好坏。微波材料不仅仅工作在常温环境下,有时会工作在高温甚至超高温环境下。尤其是用于高速飞行的导弹、火箭等飞行器上的天线罩(窗),由于飞行器与大气之间的气动加热,使得天线罩(窗)的温度升高到上千度。因微波介质材料的介电性能会随温度发生变化,当天线罩(窗)的工作环境温度发生变化时,会对飞行器上的通信、制导等电子设备的正常工作造成严重影响。在研制、生产以及应用微波材料的过程中,需要掌握其介电性能在不同温度不同工作频率下的变化情况。因此,搭建一套能够行之有效的对微波材料介电性能进行准确测试的超高温系统具有极其重要的战略意义及实用价值。本文综合考虑微波材料电磁参数的测试技术指标和测试方法,选用了终端短路法对微波材料介电性能超高温测试进行研究。为了能提高测试系统的测试精度,对传统测试系统中的核心测试部件进行了两方面的改进与创新:第一,创新性的提出了采用大反射片波导进行校准,提高了测试系统的测试精度;第二,对短路板进行开孔处理,可以使得待测样品与短路板紧密接触,提高测试精度,同时方便对样品的取、放,这两方面都已申请了国家发明专利。同时设计制作了矩形-同轴模式转换接头、测试子系统用高性能高温测试波导组件,并以测试子系统为核心,将固态感应加热、真空腔、循环水冷、自动温控等子系统进行科学结合及系统调试,搭建完成测试系统。采用自己编制的自动测试软件进行测试,实现了室温~1800℃微波材料介电性能超高温测试。本测试系统的技术指标如下:测试温度:室温~1800℃测试频率:X波段(点频)测试范围:室温:ε_r'=1.0~10 tanδ_ε=0.001~1.01800℃:ε_r'=1.0~10 tanδ_ε = 0.05 ~ 1.0测试误差:室温:|Δε_r'/ε_r'|≤3.0%，，|Δtanδ_ε|≤18%tanδ_ε+0.0031800℃:|Δε_r'/ε_r'|≤6.0%,|Δtanδ_ε|≤ 25% tanδ_ε+ 0.01
【关键词】：终端短路法 复介电常数 超高温 微波材料
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM25
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 研究工作的背景及意义11-12
• 1.2 微波材料介电参数测试技术研究现状12-16
• 1.2.1 网络参数法13-15
• 1.2.1.1 终端短路法13-14
• 1.2.1.2 终端开路法14
• 1.2.1.3 传输/反射法14
• 1.2.1.4 自由空间法14-15
• 1.2.2 谐振法15-16
• 1.3 国内外终端短路法变温测试研究进展16-17
• 1.4 本文的主要工作17-18
• 1.5 本文的结构安排18-20
• 第二章 终端短路法测试原理分析20-36
• 2.1 矩形波导中电磁场的分布20-25
• 2.2 终端短路法测试原理25-28
• 2.3 复超越方程的近似求解28-29
• 2.4 变温测试物理模型的修正29-36
• 2.4.1 波导宽边间隙修正29-31
• 2.4.2 波导窄边间隙修正31-32
• 2.4.3 波导形变修正32-36
• 第三章 测试系统核心微波组件的研制与设计36-50
• 3.1 高温测试波导的设计与研制36-37
• 3.2 终端短路板开孔的设计及分析37-39
• 3.3 高性能矩形波导-同轴模式转换接头的设计39-47
• 3.3.1 模式转换接头的理论分析39-43
• 3.3.2 模式转换接头的仿真与调试43-47
• 3.4 冷却波导及弯波导的设计47-50
• 第四章 高温自动测试系统的集成及测试步骤50-59
• 4.1 测试系统的组成50-55
• 4.1.1 变温测试子系统51
• 4.1.2 全固态感应加热子系统51-53
• 4.1.3 真空子系统53-54
• 4.1.4 循环水冷子系统54
• 4.1.5 自动温度控制子系统54-55
• 4.1.6 矢量网络分析仪55
• 4.2 测试系统的集成55-57
• 4.3 测试软件57
• 4.4 测试步骤57-59
• 第五章 测试系统的校准59-67
• 5.1 单端.网络SOL校准59-65
• 5.1.1 误差源60-61
• 5.1.1.1 源失配误差SE60
• 5.1.1.2 频率响应跟踪误差RTE60
• 5.1.1.3 方向性误差DE60-61
• 5.1.2 误差模型分析及修正61-64
• 5.1.2.1 测试端.接短路件62-63
• 5.1.2.2 测试端.接开路件63
• 5.1.2.3 测试端.接匹配负载63-64
• 5.1.3 校准件的设计64-65
• 5.1.4 校准步骤65
• 5.2 波导大反射变温校准65-67
• 5.2.1 理论分析66
• 5.2.2 校准件的设计66-67
• 第六章 微波材料介电性能测试结果及误差分析67-77
• 6.1 测试结果67-71
• 6.1.1 真空变温测试67-68
• 6.1.2 材料常温测试68-70
• 6.1.3 材料变温测试70-71
• 6.2 测试误差分析71-77
• 6.2.1 函数误差72
• 6.2.2 误差源的分析72-73
• 6.2.3 误差分析73-75
• 6.2.4 测量误差的计算75-77
• 第七章 结论77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果82-83

【参考文献】

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1 王益;高温介质材料介电性能终端短路法测试系统研究[D];电子科技大学;2012年

本文编号：1070224