本發(fā)明屬于材料介電特性測試的
技術領域：
，特別涉及基于毫米波多模諧振腔的材料電特性測量方法。
背景技術：
：PCB基板廣泛應用于無線通信系統(tǒng)，尤其在毫米波頻段，對基板電性能精確測量顯得越來越重要。目前，測量方法主要分為傳輸法/反射法和諧振法兩種，其中諧振法特別適用于低損耗介質的精確測量?；诨刹▽еC振腔測量方法較于傳統(tǒng)微帶環(huán)和金屬波導腔諧振方法，具有低損耗、低剖面等特性。例如，文獻SimoneA.Winkler,WeiHong,MaurizioBozzi,andKeWu,“Polarizationrotatingfrequencyselectivesurfacebasedonsubstrateintegratedwaveguidetechnology,”IEEETransactionsonAntennasandPropagation,vol.58,no.4,Apr.2010.提出了一種基片集成波導諧振腔利用GSG饋電單端口反射型測量方法，其包含一層介質層和兩層金屬覆銅層。該測量方法工作在腔體TE120模式，測試頻率為60-110GHz，相鄰測試頻點的頻率間隔變化率(頻率間隔最大值/頻率間隔最小值)為4.1，需要13個諧振腔完成13個頻率點測量，測試效率低，腔體容差小。專利CN104865449[P]，程鈺間，劉小亮，吳杰，薛飛.基于波導多諧基片集成振腔法的介質基片測量裝置及方法:中國.2015-8-26.提出了一種基片集成波導諧振腔利用波導饋電單端口反射型測量方法。該測量裝置由N個諧振腔從左到右呈“一”字排列構成，其諧振頻率依次遞減。工作在腔體TE101模式，測試頻率為88-106GHz，頻率間隔變化率為1.5，測試頻帶不夠寬，同樣存在測試效率低等問題。文獻X.C.Zhu,W.Hong,P.P.Zhang,Z.C.Hao,H.J.Tang,K.Gong,J.X.Chen,K.Wu,“Extractionofdielectricandroughconductorlossofprintedcircuitboardusingdifferentialmethodatmicrowavefrequencies,”IEEETrans.Microw.TheoryTechn.,vol.63,no.2,pp.494–503,Feb.2015.提出了一種基于不同厚度基片集成波導諧振腔，利用差分方法提取PCB基板的電特性參數。該測量方法屬于微帶線饋電雙端口傳輸型方法，工作在腔體TE10k(k<＝9)模式,測試頻率為10-20GHz，頻率間隔變化率為3.3，不足的是只有TE10k(k為奇數)被激勵，頻率間隔較大且不可控。從現有報道可以發(fā)現，雖然基片集成波導諧振腔測量方法與傳統(tǒng)微帶環(huán)和金屬波導腔諧振測量方法相比在性能上具有優(yōu)勢，但存在測試頻帶窄，頻率間距不可控，測試效率低等問題，要實現基片集成波導諧振腔寬帶測量，同時頻率間隔可控，測試效率高，難度較大。技術實現要素：本發(fā)明的目的是保證基片集成波導諧振腔寬帶測量前提下，解決現有報道結構測試效率低的問題。為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案是：一種測量PCB基板電特性的多?；刹▽еC振器，該諧振器包括：輸入饋電波導、基片集成波導諧振腔、輸出饋電波導，輸入饋電波導設置于基片集成波導諧振腔上表面的一端，輸出饋電波導設置于基片集成波導諧振腔下表面的另一端；所述連接輸入、輸出饋電波導的基片集成波導諧振腔的腔壁上設置有耦合縫隙；所述基片集成波導諧振腔包括上金屬壁、下金屬壁、環(huán)繞金屬壁并連接上下金屬壁的若干金屬化通孔。一種測量PCB基板電特性的多模基片集成波導諧振器的諧振腔體尺寸計算方法：其中c0為真空中光速，εr為基板介電常數，leff和weff分別為諧振腔的有效長度和寬度，fmin和fmax分別為工作頻段內最小和最大頻率。一種測量PCB基板電特性的多?；刹▽еC振器的測量方法，該方法為：輸入饋電波導的信號經耦合縫隙使基片集成波導諧振器中工作模式連續(xù)被激勵，通過改變輸入信號的頻率從而改變基片集成波導諧振器的工作模式，在各個工作模式下測量填充于基片集成波導諧振腔中基板的電特性。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明充分利用基片集成波導諧振腔結構特性，通過合理的饋電結構設計，使腔體模式TE10k連續(xù)被激勵，能實現較小且近似等頻率間距測量基板電性能參數。相較傳統(tǒng)設計，本發(fā)明具有以下三個突出優(yōu)點:1、僅采用單個諧振腔實現寬帶(例如整個W波段)測量方法，測試效率高。2、相鄰測試頻點間距可控，可實現同一工作頻段下，高密度等間距頻率點測量。3、基于更高階腔體諧振模式，Q值更高，測試精度更高。附圖說明圖1是本發(fā)明的基于多模基片集成波導諧振腔測量裝置三維結構示意圖。圖2是本發(fā)明的基于多模基片集成波導諧振腔測量裝置結構剖視圖。圖3是本發(fā)明的基于多?；刹▽еC振腔測量裝置仿真S參數結果圖。具體實施方式實施方式：如圖1、圖2和圖3所示，一種基于多模基片集成波導諧振腔寬帶測量PCB基板方法，其特征在于，從上往下依次層疊標準W波段金屬饋電波導1、諧振腔2、第一金屬覆銅層21、介質層22、第二金屬覆銅層23、標準W波段金屬饋電波導3；第一金屬覆銅層21邊緣上刻蝕矩形縫隙211，構成饋電耦合縫隙；介質層22邊緣四周貫穿金屬化孔221，與第一金屬覆銅層21、第二金屬覆銅層23一起構成基片集成波導波導諧振腔；第二金屬覆銅層23邊緣上刻蝕矩形縫隙231。工作原理：本發(fā)明采用單個基片集成波導諧振腔，在工作模式TEmnk選擇上，分別對三個維度上模式指數選擇做了詳細分析。通常情況下，腔體厚度遠小于腔體長度和寬度，腔體諧振頻率隨基片厚度維度對應的模式指數n變化很大，甚至超過工作頻率范圍，因此n＝0。在腔體寬度維度對應的模式指數的選擇上，通過對比不同m(模式指數)大小得到相鄰諧振模式頻率間距，得出當m>1時，在整個工作頻段范圍內，頻率間距變化較大，不可控，因此m＝1?；诖_定的m和n的值，通過對頻率間距公式(3)的推導，當k很大時，頻率間距近似趨于常數值，如公式(4)。基于上述等頻率間距設計原理，下面分別對基板介質損耗角和介電常數測量步驟做詳細闡述。1、介質損耗測量利用矢量網絡分析儀測試基片集成波導諧振腔的傳輸系數，根據公式(5)、(6)和(7)，可得到諧振腔的無載Q值。Quk＝QLk(1+β1k+β2k)(6)其中QLk和Quk代表TE10k模對應的諧振腔有載Q值和無載Q值。β1k和β1k為輸入和輸出端口耦合系數。腔體損耗包括導體損耗、介質損耗和輻射損耗。由于構成基片集成波導腔的金屬通孔直徑與通孔間距比大于0.5，輻射損耗可忽略不計。導體損耗Qc通過采用CST仿真得到，其中仿真條件設置中，介質損耗設為零。從而通過前面得到的Qu和公式(8)可得到介質損耗角正切tanδ。2、介電常數測量結合測量得到的損耗角正切，利用仿真諧振頻率與測量諧振頻率對比得出介電常數。針對該方案完成了一種基片集成波導諧振腔測試系統(tǒng)的具體設計，工作頻率為75-110GHz，相鄰模式頻率間距為3.9GHz。選用的介質層22為TLY-5，介電常數為2.2，損耗角正切為0.0009(在10GHz測試下得到)。第一金屬覆銅層21、第二金屬覆銅層23的厚度均為0.018mm?；刹▽еC振腔長度和寬度為24mm、3mm,邊壁孔221的直徑為0.4mm，孔中心距為0.6mm。覆銅層上刻蝕的矩形縫隙211(231)的長度和寬度分別為0.7mm、0.4mm。對該樣品進行了測試，測試結果如下表所示：表1介質基板的損耗角正切和介電常數測量結果測試頻率(GHz)tanδεr77.010.001472.20480.610.001072.20584.280.001382.20588.080.001192.20591.950.001432.20895.900.001602.21099.950.001492.211104.040.001592.212108.150.001792.214當前第1頁1 2 3