基于VC++的介質復介電常數帶狀線法自動測試系統的研究

2013-10-10 郭國鵬 電子科技大學光電信息學院

  隨著微波技術的迅猛發展,對微波介質材料提出了新的要求,對介質材料的各種性能的測量有了更多的需求,復介電常數是介質的一個主要參數,本文就微波介質復介電常數測量的帶狀線法進行了一個簡單的介紹,并重點就基于VC++ 所編制的自動測量程序做了相關的論述。自動化測量可以大大提高我們的工作效率。

  近年來,微波技術發展很快,微波技術向小型化,集成化方向發展,這樣就對微波介質材料提出了新的要求。復介電常數是表征介質微波性質的基本參數。人們針對介質復介電常數的測量已經做了很多工作,針對介質材料的表觀采取了不同的測試方法,每一種測試方法都有其優缺點和適用范圍。本文主要介紹可以測得寬頻帶下微波復介電常數的帶狀線法及基于VC++ 編寫的介質微波復介電常數自動測量系統。

1、介質復介電常數

  復介電常數復介電常數

2、帶狀線法測試原理

  2.1、測試原理

  上圖為帶狀線示意圖,待測介質片以及金屬導帶外加金屬接地板構成帶狀線傳輸線。兩端開路可形成諧振,諧振頻率f0與介質材料的介電常數ε′有關,固有品質因數Q0 和介質損耗角正切tand 有關系。帶狀線法測介質復介電常數可等效為測量帶狀線諧振系統的諧振頻率f0 和固有品質因數Q0。

基于VC++的介質復介電常數帶狀線法自動測試系統的研究

  2.2、測試系統

  如右圖所示為測試系統框圖,用矢量網絡分析儀測量介質材料的復介電常數可以很直觀并且很快速的得到測量結果,適合于掃頻測量。

基于VC++的介質復介電常數帶狀線法自動測試系統的研究

  2.3、測試過程

  1)矢網開機預熱30 分鐘,必要的時候要重新進行校準。

  2)按照要求將測試系統與矢網連接起來,給帶狀線加適當的壓力以使介質片之間的空氣隙盡量的小。

  3)調節耦合機構以得到合適的耦合量。

  4)找到一個我們要測量的謝振峰,將中心頻率設為此謝振峰諧振頻率,調節span 使此峰完全放在屏幕上,并且能夠找到它的3db 帶寬。

  5)記錄下諧振頻率f0,3db 帶寬Δf。

  6)重復5)步驟測得我們需要的謝振峰的信息。

3、矢網編程

  我們這里采用Agilent IO Libraries 中所提供的SICL 接口,這個接口是Agilent 為多種系統儀器所開發的便捷式IO 庫。編程語言我們選擇最為廣泛使用的C++,開發平臺選擇微軟公司所推出的VC++,并采用微軟自己開發的MFC 封裝類庫,以便我們能夠快速的開發和將精力集中在程序測量模塊的設計。

4、帶狀線法自動測量系統

基于VC++的介質復介電常數帶狀線法自動測試系統的研究

  上圖為軟件設計框圖,我們的程序中,首先要做到測量儀器進行通信,一方面是控制矢量網絡分析儀做出相應的操作,另一方面是要得到測量的數據。程序的界面主要實現兩方面的功能:一是采集用戶的一些選擇配置信息,二是顯示測量的結果。另外最重要的就是根據復介電常數測試原理給出軟件上的算法,在后臺進行相應的數據處理。

  微波介質復介電常數的測量應用是很廣泛的,測量是很頻繁的,能有效的利用編程語言來實現測試過程的自動化能夠大大提高我們的工作效率,對國民生產的好處是顯而易見的。