电容与介质损耗角正切的测量 (下).ppt

一、超高频下相对介电系数和介质损耗角正切的测量 (3).透射波法 又称传输测量法，分别进行不同长度的试样测试，通过测试在长度差内的衰减和相移从而确定介质试样的衰减系数和相位系数从而得到介电系数和损耗正切。 波导波长、截止波长和自由空间波长的关系： * 一、超高频下相对介电系数和介质损耗角正切的测量 2.谐振法 如同高频时一样，将被测材料试验引入谐振系统内，利用其谐振特性进行测试。只是在高频范围常利用同轴谐振腔(使用频率较低)和各种波型的空腔谐振器(使用频率较高)作为谐振系统。 (1).同轴谐振腔 变电纳法 变腔体长度法 变频法 * 一、超高频下相对介电系数和介质损耗角正切的测量 以变频法为例，测试步骤如下： 不接试样，改变振荡频率测量谐振频率f1 改变振荡频率失谐到半功率点测量谐振频率f2 因此 1/Q1=(f2-f1)/f1 第一步： 接入试样，改变振荡频率测量谐振频率f1’ 改变振荡频率失谐到半功率点测量谐振频率f2’ 因此 1/Q2=(f2’-f1’)/f1’ 第二步： 最后根据同轴线中电磁场基本方程式可得到介质损耗等 * 一、超高频下相对介电系数和介质损耗角正切的测量 (2).空腔谐振器法 空腔谐振器法相似于测量线法 测量谐振腔的品质因数和谐振长度 测量驻波比和第一驻波节距离 空腔谐振器法 测量线法 替代 特点：a)测试精度高，而且适宜低介电系数和小损耗介 质的测量。 b)只能用于频域的测量，而不能用于时域的测 量，而且当频率范围宽时需要大量的仪器和较长 的时间，测量难于进行 目前主要采用矩形和圆柱形谐振腔，用于矩形和圆柱形的波导传输线。 * 一、超高频下相对介电系数和介质损耗角正切的测量 3.时域法测量介质材料特性 (a).傅里叶变换介电谱仪 利用脉冲反射法进行试样的时间域测量，然后进行傅里叶变换，得到一个频率域中的介电色散曲线。 (b).时域自动网络分析仪 包括足够频谱和幅度宽度的脉冲信号源，宽频带采样头和采样示波器示波器，及计算机系统。 * 一、超高频下相对介电系数和介质损耗角正切的测量 4.准光学法(自由空间法) 基本思想：被测介质中平面电磁波的相速和衰减，根据相速和衰减变化情况来确定被测材料的介电特性参数 介质中相速为:C/√ε,相位常数： β =k0√ε=2π√ε/λ0 λ0:自由空间中的波长 介质中衰减系数α由损耗角正切确定: α = 1/2 βtgδ=(π√εtgδ)/λ0 通过厚度为h的介质平板时相移: φh=βh=(2πh√ε)/λ0 无介质时同样路径上的相移: φ0=β0h=(2πh)/λ0 * 一、超高频下相对介电系数和介质损耗角正切的测量 因此放置的平板介质所引起的附加相移: Δφ=φh-φ0=2πh(√ε-1)/λ0 由附加相移计算的介电系数: ε=(1+Δφλ0/2πh)2 由于不能忽略介质内多次反射对测量结果的影响，必须通过实验得到传输系数，然后得到衰减系数，最后计算出损耗角正切。 准光学确定介质板后波的衰减和相角可采用补偿移相实现 * 电容器高频参数及频率特性的测量 * 二、电容器高频参数及频率特性的测量 在很高的频率下电容器的等效电路不能简单的再按电容与损耗电阻的等效电路 高频等效电路 串联等效电路 很大 等效串联电阻 * 二、电容器高频参数及频率特性的测量 在足够高的频率下，电容器的等效串联电阻基本上取决于r0，即电容器引线和极板在高频下表现的电阻值 高频阻抗Z是电容器的真实容量C、固有电感L0和等效串联电阻在高频下的综合表现，因此把C、L0、r称为电容器的高频参数。f0固有谐振频率。 对于穿心电容器，由于旁路阻抗与心轴电感量不同，对高频干扰信号的衰减能力也不同，常引入插入损耗来描述。 阻抗频率衰减曲线 * (1)简单传输法 被测电容接入传输系统，根据测得的电流和电压确定其阻抗。 二、电容器高频参数及频率特性的测量 电容器高频参数测试方法 传输法 谐振法 电桥法 扫频示波法 1.传输法 Z0 利用矢量电压表 * 二、电容器高频参数及频率特性的测量 当标准阻抗Z0远大于测试阻抗Zx的值，则U2远小于U1。 |Zx|=|U2/U1||Z0| 可利用高频毫伏表进行测试，这种传输系统框图如下 * 二、电容器高频参数及频率特性的测量 传输法测量原理简单，实际测量较困难 a.测试频率高，屏蔽要求高，通常采用如图夹具： b.标准阻抗Z0精度要求高，其标定问题突出。 c.负载匹配难。 d.谐波分量影响严重。 * 二、电容器高频参数及频率