L19 SJ 中华人民共和国电子行业标准 SJ/T10214-91 微波铁氧体材料退磁态 磁导率的测量方法 Measuring method for demagnetized state permeability of microwave ferrite materials 1991-05-28发布 1991-12-01实施 中华人民共和国机械电子工业部发布 中华人民共和国电子行业标准 微波铁氧体材料退磁态 磁导率的测量方法 SJ/T10214—91 Measuring method for demagnetized state permeability of microwave ferrite materials 1主题内容与造用范园 1.1主题内容 本标准规定了微波铁氧体材料退磁态磁导率（=。一i"）的测量方法。 1.2造用范围 本标准适用于在3cm波段（8.2~12.4GHz)测量微波铁氧体材料（Ms为0.02~0.4T）。其 测量范围±。为0.70至0.95；为1×10-3至1×10-1。 2方法原理概要 使用具有振荡模式TE102或TE14的矩形谱振腔为测量腔，把片状样品放到腔内微波磁场 最大、微波电场近似为零处，以引起谐振腔的谐振频率和品质因数变化。 根据谐振腔在放置样品前后的谐振额率（j。，fs）和有载品质因效（&Lo，&ts），并利用谐 振腔微扰公式计算得到退磁态磁导率A一。一” 当微扰条件未能满足时，为了提高精确度，将测量数据（f。，fs，QLo，QLs）代入含样品谐振 腔的本征方程进行计算机计算，求得产二2：一产”的精确值。 本方法以3cm波段测量装置为例.其它波段可参照有关原理作相应处理。 3样品尺寸及要求 3.1祥品尺寸 片状样品，厚度0.80±0.05mm，高度9.90±0.05mm，长度30士2mm。 注：当未提供被测材料的介电常数时，还需提供测量中使用的棒状样品，该样品尺寸见5.5.1条。 3.2样品要求 样品应为均匀介质，表面无不正常斑点，测量前需作清洁和干燥处理。 4测量条件 4.1正常测量的大气条件 温 度：15~35℃； 中华人民共和国机械电子工业部1991-05-28批准 1991-12-01实施 SJ/T 10214-91 相对湿度：45%~75%； 气压：86~106kPa。 4.2仲裁测量的大气条件 温度：25士1℃； 相对湿度：48%~52%； 气 压：86~106kPas 5测量方法 5.1测量系统 测量系统如图1所示。 由信号源配有稳频装置和电平监视装置)发出的微波信号，从环行器的1端进入2端，激 励反射式测量腔，反射信号经环行器3端的精密可变衰减器（22），到送晶体检波露（24）。调节 微波频率使测量腔谐振，通过指示器（25)指示谐振点，利用数字式频率计测量谐振频率。 利用精密衰减器（22)和数字式频率计来测定反射式腔的有载品质因数。通过电平监视系 统和可变衰减器(12)来保证反射式腔的输入功率不变，以便精确测定谐振点和半谐振点的频 率。 5.2测量腔 利用标准矩形波导管制成TE1oz（或TE1)的矩形谐振腔（如图2所示），构成单耦合孔的 反射式腔后，空腔有载品质因数应优于2000。 在腔的二窄壁中间开相对的插缝，缝宽为1+9.5mm。插缝用于插入片状样品，测量退磁态 磁导率。 1.5+°"mm。插孔用于插入棒状样品或金属丝，测量介电常数或使测量腔失谐。 -2— S.J/T 10214—91 23 1-速调管振满器；2,6,11,13,17,20,23-离器；3，7--T型接头：4波导同辅转换； 14—定向耦合馨；16,25—指示器；18--T型环行器：22—精密可变衰减器，19-测量腔 2 测量系统 T图 DFM XW4 SJ/T 10214-91 插缝 插孔 a/2 1/4 1/2 图2TE102矩形测量腔 5.3对主要测量仪器和元件的要求 5.3.1信号源 信号源在加稳频装置后，频率稳定度优于5×10-7/10min；输出功率大于30mW，幅值稳 定度优于0.02dB/min；频率微调分辨率优于10kHz。 5.3.2精密可变衰减器 使用范围为0～45dB，在10士5dB区间，其精确度为0.02dB/10dB。 5.3.3数字式频率计 频率分辨率优于1kHz： 5.3.4电平监视器 监视电平偏差灵缴度为0.01dB。 5.3.5隔离器 正向损耗不大于1dB；反向损耗不小于20dB；输人端驻波比（VSWR）不大于1.10；频宽不 小于4%。 5.3.6环行器 正向损耗不大于0.5dB；反向损耗1至3端不小于25dB、2至1端和3至2端不小于 20dB；输入端驻波比(VSWR)2端不大于1.10、1端和3端不大于1.15；频宽不小于4%。 5.4测量步骤 5.4.1空腔（未放样品的测量腔）的谐振频率和品质因数的测量 5.4.1.1使测试系统正常工作。 5.4.1.2调节信号源的频率，使反射式腔谐振（保证速调管振荡模的中心频率与腔谐振频率 一致），出指示器（25）的指示达到最低值来确定谐振点。利用稳癫装置使信号源的癫率稳定在 空腔的谐振频率f。上。用数字式频率计测量该谐振频率。 5.4.1.3在测量腔的插孔中插入金属丝（或样品棒），使测量腔完全失谐。调节可变衰减器 (12)使电平监视器（16)指示在某一固定值1。上（1。最好为100.0)。使精密可变衰减器（22)的 4 SJ/T1021491 衰减量为A（A。最好为10dB），调节可变衰减器（21)使指示器（25)指示在某一固定值1。上（ 1。最好为100.0)。 5.4.1.4去掉金属丝（或样品棒），使空腔恢复谐振，保持电平监视器指示为1。此时指示器 (25)的指示为I。调节精密可变衰减器（22)的衰减量为A，使指示器（25)的指示恢复至I。。 5.4.1.5按式（1)计算半诺振点对应的衰减量A1/（dB)： A/2=A,+3.01-10log(1+10014) (1) 式中A, =A。-A, 使精密可变衰减器（22)的衰减量为A1/z=A一A1/2 5.4.1.6在保持电平监视器（16)指示为I。的条件下，微调信号源的频率在谐振频率f。的两 侧，分别使指示器（25)的指示恢复至I。，稳住频率，由数字式频率计分别测得频率。和了： 按式（2)计算空腔的有载品质因数QLa的倒数： 1/Qo=1fo—fo21/f。 (2) 5.4.2样品腔（放有样品的测量腔)的谐振频率和谐振时反射功率的测量 5.4.2.1在测量腔的插缝插入片状样品，重复步骤5.4.1.2，测量样品腔的谐振频率s。 5.4.2.2调节可变衰减器（12)，使电平监视器(16)的指示为1。=当精密衰减器(22)的衰减量 为A时，指示器(25)的指示为I。调整精密可变衰减器（22)使指示器(25)的指示恢复至I.， 此时精密衰减器的衰减量为A，。 5.4.2.3按式（3)计算样品腔有载品质因数Qs的倒数与空腔有载品质因数Qts的倒数之差。 Qs- QtsQL. 100 054,4, (S). 10%.A,10%BtA,-A) 式中：A.-AX- 5.4.3为提高测量精确度，将片状样品反向插入测量腔，重复步骤5.4.2，取两次测量数据的 平均值为结果。 5.4.4测量记录表 见附录A。 5.5样品的介电常数的测量（适用时） 5.5.1采用棒状样品，尺寸为1mm×1mm×20mm，插入测量腔的插孔中，通过谐振腔微扰法 测定样品的介电常数（二：一）。本法所用的测量腔中的插孔，就是用来测量撑状样品 的介电常数的。 5.5.2计募公式 [f-fo)/f---2(e--1)Vs/V -(4) [A(1/QL)4e"Vs/V 式中V.- 测量腔腔体体积.mm"； Vs-插入测量腔内的样品体积，mm。 SJ/T 1021491 6计算公式 6.1谐振腔微扰法(考虑电效应影响） [(fs-fo)/f+A.(e;-1)] A. (5) （ 2.A_ 0. 式中：aa-为退磁态微波磁导率； 二“：一为样品的介电常数； hd bl 、分别为波导的宽边和窄边尺寸，1为腔长，h、2分别为样品的长度和厚度。 6.2谐振腔特征方程法 特征方程为： ro 20fVHe! 式中： 2af Vpaer N /1- ( (2af) f=fs+j 2 %- d) ic/Lfo （TE102腔） I = 2c/L fo /1 - (za 式中： 真空中光速（c=2.998×1011mm/s） 在特征方程中，已知fd,f一"十",=一je" 利用计算机计算，可以求得u一。一j。的精确值。 7测量误差 /≤2% Atano,=(μ"a/μa)=8%tano,+3×10-4 6