一种测量导体微波表面电阻的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种测量导体微波表面电阻的装置及方法，属于电子学领域，装置包括测试座、校准组件、密封腔和支撑板，测试座包括底端面开放的测试腔体、介质柱、输入耦合结构、输出耦合结构和介质支撑装置，待测导体样品与测试座构成工作模式为回音壁模式的介质谐振器；分别将校准组件和待测导体样品装配在测试座上，测得对应品质因数，进而计算得到待测导体样品的微波表面电阻。本发明专利技术采用回音壁模式作为工作模式，具有很高的无载品质因数，以提升测试装置的灵敏度，同时对待测导体材料不做限制，适用于高温超导材料和普通导体材料，还能实现一腔多模，测量在多个谐振模式频率下的导体微波表面电阻值。波表面电阻值。波表面电阻值。

【技术实现步骤摘要】
一种测量导体微波表面电阻的装置及方法


[0001]本专利技术属于电子学领域，具体涉及一种测量导体微波表面电阻的装置及方法。

技术介绍

[0002]无源器件是微波器件的重要组成部分，导体的微波表面电阻反映导体的损耗，进而影响着无源器件的性能。对于由金属掺杂构成的合金，由于掺杂成分和浓度的不同，其不同标号合金的微波表面电阻也大不相同；对于超导体而言，微波表面电阻是表征其质量好坏的一个重要指标。获得导体材料准确的微波表面电阻，无论对常规合金材料还是超导材料都非常重要。
[0003]国内外目前普遍采用谐振法对常规导体的微波表面电阻进行测量，多采用空腔谐振器法，如图1所示，该方法的谐振器由金属腔壁和两块密封金属板构成，通过测量所构成的谐振器的品质因数，进行相应的公式推导，便可获得导体的微波表面电阻值。但空腔谐振器法是以待测导体为材料进行腔体设计的，会受限制于待测导体的材料特性，所需待测导体材料尺寸较大，同时谐振器的加工周期较长，会造成待测导体材料和时间的浪费。对于如单晶的超导材料等特殊材料，无法弯曲构成谐振腔，因此测量范围有限。通常使用工作于TE
0mn
模式的介质谐振器对超导材料的微波表面电阻进行测试，但其工作模式电磁场分布较为松散，品质因数不高，测试灵敏度较低。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种测量导体微波表面电阻的装置及方法，具有高测试灵敏度，同时对待测导体材料不做限制。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种测量导体微波表面电阻的装置，其特征在于，包括测试座、校准组件、密封腔和支撑板；
[0007]所述测试座包括底端面开放的测试腔体、介质柱、输入耦合结构、输出耦合结构和介质支撑装置，输入耦合结构和输出耦合结构对称分布于测试腔体两侧，介质柱位于测试腔体内部，并通过介质支撑装置与测试腔体固定，介质柱的底端面与测试腔体的底端面处于同一平面；
[0008]待测导体样品放置于介质柱和测试腔体的底端面，并通过可拆卸的支撑板紧固待测导体样品；待测导体样品与测试座构成工作模式为回音壁模式(WGM)的介质谐振器；
[0009]所述校准组件可拆卸地设置于介质柱和测试腔体的底端面；
[0010]所述密封腔可拆卸地设置于测试腔体的底端面外延，以罩住校准组件，或支撑板及待测导体样品。
[0011]进一步地，所述校准组件包括校准座和校准板，校准板采用微波表面电阻已知的金属材料，校准座与测试座的结构相同，并关于介质柱的底端面对称。
[0012]进一步地，所述测试座与介质柱、介质支撑装置同中心轴。
[0013]进一步地，所述测试腔体采用硬金属材料；介质柱采用低损耗、高介电常数的高Q值材料，包括金红石、蓝宝石、氧化铍陶瓷等；介质支撑装置采用低损耗的高介电常数材料，包括尼龙、聚四氟乙烯、聚乙烯泡沫等。
[0014]进一步地，所述装置实现对薄膜状或块体状的待测导体样品的微波表面电阻测量。
[0015]进一步地，待测导体样品的尺寸大于测试腔体的底端面开放区域尺寸。
[0016]进一步地，所述输入耦合装置和输出耦合装置均为耦合孔转同轴结构。
[0017]进一步地，待测导体样品与测试座构成的介质谐振器在不同频率下的品质因数Q
0i
与待测导体样品微波表面电阻R
si
的关系式为：
[0018]Q
0i
‑1＝A
i
+B
i
R
si
,i＝1,2,
…
,N
[0019]其中，A
i
和B
i
均为常数，由测量方法确定；由于回音壁模式HE
abc
在b和c相同时，不同a对应模式的频率间隔几近相同，因此i表示在不同频率下的测试结果。
[0020]进一步地，对工作在回音壁模式下的介质谐振器，利用其边界条件，通过对麦克斯韦方程分析，计算得到介质谐振器的谐振频率和物理尺寸。
[0021]本专利技术还提出了上述装置实现测量导体微波表面电阻的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0022]步骤1：将校准板与测试座进行固定，并使用密封腔密封固定，将所得测试装置保持在待测导体样品的工作温度，测得在不同频率下的品质因数Q
1i
；
[0023]步骤2：将校准座与测试座进行固定，并使用密封腔密封固定，将所得测试装置保持在待测导体样品的工作温度，测得在不同频率下的品质因数Q
2i
；
[0024]步骤3：将待测导体样品装配在测试座上，并采用支撑板固定，使用密封腔密封固定，将所得测试装置保持在待测导体样品的工作温度，测得在不同频率下的品质因数Q
0i
；
[0025]步骤4：根据公式
[0026][0027]计算得到待测导体样品的微波表面电阻R
si
；其中，R
s1i
为不同频率下校准板的微波表面电阻。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0029]1、本专利技术提出了一种测量导体微波表面电阻的装置及方法，采用回音壁模式作为介质谐振器的工作模式，在此工作模式下介质谐振器的无载品质因数很高，且电磁场被束缚在介质柱周围，造成的腔壁损耗小，进而提升测试装置的灵敏度，同时对待测导体材料不做限制，适用于超导材料和普通导体材料；
[0030]2、优选地，对于b和c相同的回音壁模式HE
abc
，由于不同a对应模式的频率间隔几近相同，因此本装置可以实现一腔多模，测量在多个谐振模式频率下的导体微波表面电阻值。
附图说明
[0031]图1为传统空腔谐振器法中谐振器的剖面构造图；
[0032]图2为本专利技术实施例1提出的测量导体微波表面电阻的装置中测试座的剖面构造图；
[0033]图3为本专利技术实施例1提出的测量导体微波表面电阻的装置加载待测导体样品后的剖面构造图；
[0034]图4为本专利技术实施例1提出的测量导体微波表面电阻的装置加载校准板后的剖面构造图；
[0035]图5为本专利技术实施例1提出的测量导体微波表面电阻的装置加载校准座后的剖面构造图；
[0036]图6为介质谐振器工作在回音壁模式下的频率曲线；
[0037]图7为本专利技术实施例1提出的测量导体微波表面电阻的装置工作在回音壁模式下待测导体样品的表面电流示意图；
[0038]附图中各标记说明如下：
[0039]1—测试座；2—待测导体样品；3—支撑板；4—密封腔；5—测试腔体；6—谐振腔；7—输入耦合结构；8—输出耦合结构；9—介质支撑装置；10—介质柱；11—校准板；12—校准座。
具体实施方式
[0040]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量导体微波表面电阻的装置，其特征在于，包括测试座、校准组件、密封腔和支撑板；所述测试座包括底端面开放的测试腔体、介质柱、输入耦合结构、输出耦合结构和介质支撑装置，输入耦合结构和输出耦合结构对称分布于测试腔体两侧，介质柱位于测试腔体内部，并通过介质支撑装置与测试腔体固定，介质柱的底端面与测试腔体的底端面处于同一平面；待测导体样品放置于介质柱和测试腔体的底端面，并通过可拆卸的支撑板紧固，与测试座构成工作模式为回音壁模式的介质谐振器；所述校准组件可拆卸地设置于介质柱和测试腔体的底端面；所述密封腔可拆卸地设置于测试腔体的底端面外延，以罩住校准组件，或支撑板及待测导体样品。2.根据权利要求1所述测量导体微波表面电阻的装置，其特征在于，所述校准组件包括校准座和校准板，校准板采用微波表面电阻已知的金属材料，校准座与测试座的结构相同，并关于介质柱的底端面对称。3.根据权利要求1所述测量导体微波表面电阻的装置，其特征在于，所述测试腔体采用硬金属材料，介质柱包括金红石、蓝宝石或氧化铍陶瓷，介质支撑装置包括尼龙、聚四氟乙烯或聚乙烯泡沫。4.根据权利要求1所述测量导体微波表面电阻的装置，其特征在于，所述输入耦合装置和输出耦合装置均为耦合孔转同轴结构。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾成，左自明，补世荣，陈柳，宁俊松，王占平，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：