一種微帶測試納米薄膜微波電磁參數(shù)裝置的制造方法
【專利摘要】一種微帶測試納米薄膜微波電磁參數(shù)裝置，涉及材料電磁參數(shù)的檢測。設(shè)有微帶夾具、微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、GPIB數(shù)據(jù)采集卡、計算機；微帶夾具由L型底座、上導(dǎo)帶、可調(diào)短路片、SMA連接頭、屏蔽罩和固定平臺構(gòu)成；L型底座一端設(shè)圓孔，另一端設(shè)臺階；可調(diào)短路片兩端開槽；SMA連接頭安裝于L型底座上，SMA連接頭與微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的同軸電纜連接，被測納米薄膜樣品放置位置為輸入端與可調(diào)短路片的中心位置；微帶夾具鎖定在固定平臺上，固定平臺的四角裝有高度可調(diào)的支撐桿，固定平臺面上均勻刻上標有刻度的一組水平線，在固定平臺上鎖定兩片彈簧卡片，兩片彈簧卡片分別放置在微帶夾具的終端與側(cè)面。測量精確、無損傷、操作簡便。
【專利說明】
一種微帶測試納米薄膜微波電磁參數(shù)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種材料電磁參數(shù)的檢測，具體是涉及一種微帶測試納米薄膜微波電磁參數(shù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電子元器件的工作頻率和集成度不斷提高，作為電子元器件關(guān)鍵組成部分之一的電磁元器件必然要向微型化、集成化、高頻化方向發(fā)展。近年來，高頻電磁薄膜材料吸引了大量的關(guān)注，由于他們在集成和小型化電磁場巨大的應(yīng)用潛力，如薄膜電感器、變壓器和磁傳感器。與體材料相比，高頻電磁薄膜材料更有希望成為核心材料，由于其相對體積小，低矯頑力(He)、高滲透率(m)、高電阻率(P)和適當?shù)拿鎯?nèi)單軸各向異性磁場。對納米薄膜材料而言，復(fù)磁導(dǎo)率和復(fù)介電常數(shù)是表征材料電磁特性的重要參數(shù)，是決定納米薄膜材料適用性的重要因素之一。因此準確的測量薄膜的電磁參量已變得更為重要。
[0003]由于納米薄膜厚度太薄體積太小，導(dǎo)致靈敏度大大降低，給測量帶來很大困難，國內(nèi)外測量納米薄膜材料的電磁參數(shù)主要方法有諧振腔法、雙線圈法和傳輸/反射法。諧振腔法雖然測試精度高，操作簡單，但是只能進行點頻測量，測量正確性和穩(wěn)定性不能得到保證。雙線圈法受周圍電磁場干擾很大，誤差增加，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易加工，靈敏度低。傳輸/反射法可以分為同軸型、矩形波導(dǎo)型、帶線型和微帶型，是目前測量電磁參數(shù)應(yīng)用最廣泛的方法之一，其中微帶型測量精度高，模具加工簡單，測量頻率寬，可靠性好，是目前國內(nèi)外研究的熱點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種微帶測試納米薄膜微波電磁參數(shù)裝置。
[0005]本發(fā)明設(shè)有微帶夾具、微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、GPIB數(shù)據(jù)采集卡、計算機;所述微帶夾具由L型底座、上導(dǎo)帶、可調(diào)短路片、SMA連接頭、屏蔽罩和固定平臺構(gòu)成;L型底座一端設(shè)圓孔，所述圓孔用于安裝SMA連接頭，L型底座另一端設(shè)臺階，L型底座接地;上導(dǎo)帶由PVC印刷電路板制成，可調(diào)短路片由鍍銀紫銅加工制成，可調(diào)短路片兩端開槽，中間固定螺絲，可實現(xiàn)微帶線夾具上的全覆蓋調(diào)節(jié);SMA連接頭安裝于L型底座上，SMA連接頭與微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的同軸電纜連接，將信號輸入微帶夾具，并將微帶夾具測量的反射信號傳回微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析，被測納米薄膜放置于上導(dǎo)帶與L型底座之間，測量納米薄膜復(fù)磁導(dǎo)率時，可調(diào)短路片距底座輸入端調(diào)節(jié)為λ/4的奇數(shù)倍，被測納米薄膜樣品位置放置緊貼可調(diào)短路片終端，當進行納米薄膜介電常數(shù)測量時，可調(diào)短路片距離底座輸入端距離調(diào)節(jié)為λ/2的整數(shù)倍，被測納米薄膜樣品放置位置為輸入端與可調(diào)短路片的中心位置;微帶夾具被屏蔽蓋緊密覆蓋，微帶夾具由螺絲鎖定在固定平臺上，固定平臺的四角裝有高度可調(diào)的支撐桿，固定平臺面上均勻刻上標有刻度的一組水平線，用于測量時永久磁鐵的定位，在固定平臺上鎖定兩片彈簧卡片，所述兩片彈簧卡片分別放置在微帶夾具的終端與側(cè)面。
[0006]由此可見，本發(fā)明提供了一種精確、無損傷、操作簡便的納米薄膜電磁參數(shù)測量裝置。適用于科研單位及工廠企業(yè)。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明所述納米薄膜微波電磁參數(shù)測量裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0008]圖2為微帶夾具結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0009]圖3為微帶夾具結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0010]圖4為微帶夾具結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
[0011 ]圖5為屏蔽罩立體示意圖。
[0012]圖6為固定平臺立體示意圖。
[0013]圖7為微帶夾具結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0014]圖8為測量磁導(dǎo)率樣品位置放置。
[0015]圖9為測量介電常數(shù)樣品位置放置。
[0016]圖10為測量納米薄膜材料的復(fù)磁導(dǎo)率圖。
[0017]圖11為測量納米薄膜材料的復(fù)介電常數(shù)圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]參見圖1，本發(fā)明所述納米薄膜材料電磁參數(shù)測試裝置，是由微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀
1、GPIB數(shù)據(jù)采集卡2、計算機3和微帶夾具4組成，所述同軸電纜一端接微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀I的微波信號端口，同軸電纜另一端通過SMA連接頭連接微帶夾具4;GPIB數(shù)據(jù)采集卡2輸入端接微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀I的數(shù)據(jù)輸出端，GPIB數(shù)據(jù)采集卡2輸出端鏈接計算機3。
[0020]參見圖2?7，微帶夾具由L型底座41、上導(dǎo)帶42、可調(diào)短路片43、SMA連接頭44、屏蔽罩45和固定平臺46組成。L型底座41與SMA連接頭44用四個螺絲連接固定;上導(dǎo)帶42與SMA連接頭44中間銅芯直接焊接;上導(dǎo)帶42另一端與L型底座41用一個螺絲連接;可調(diào)短路片43與L型底座41通過中間開槽孔用兩個螺絲進行位置移動固定;外加屏蔽罩45直接扣在L型底座41上面，與L型底座41共同形成一個封閉的測量空間；固定平臺47固定整個微帶線夾具。[0021 ]圖8給出了測量復(fù)磁導(dǎo)率樣品放置位置。
[0022]圖9給出了測量復(fù)介電常數(shù)樣品放置位置。
[0023]圖10給出了納米薄膜電磁參數(shù)測量的復(fù)磁導(dǎo)率圖。
[0024]圖11給出了納米薄膜電磁參數(shù)測量的復(fù)復(fù)介電常數(shù)圖。
[0025]本發(fā)明設(shè)有微帶夾具、微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、GPIB數(shù)據(jù)采集卡、計算機;所述微帶夾具由L型底座、上導(dǎo)帶、可調(diào)短路片、SMA連接頭、屏蔽罩和固定平臺構(gòu)成;L型底座由鍍銀紫銅加工制作，L型底座一端設(shè)5mm圓孔，所述圓孔用于安裝SMA連接頭，L型底座另一端設(shè)高于L型底座Imm左右的臺階，具體高度應(yīng)略低于可調(diào)短路片，以利于可調(diào)短路片與微帶線底槽和上導(dǎo)帶的良好接觸，L型底座接地;上導(dǎo)帶由PVC印刷電路板制成，長度由夾具的長度決定，寬5_左右，以滿足微帶線特征阻抗50 Ω的匹配要求;可調(diào)短路片由鍍銀紫銅加工制成，厚度Imm左右，兩端開槽，中間固定螺絲，可實現(xiàn)微帶線夾具上的全覆蓋調(diào)節(jié);SMA頭直接安裝于接地的L型底座上，該連接頭與微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的同軸電纜連接，將信號輸入微帶夾具，并將微帶夾具測量的反射信號傳回微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析，被測納米薄膜放置于上導(dǎo)帶與L型底座之間，測量納米薄膜復(fù)磁導(dǎo)率時，可調(diào)短路片距底座輸入端調(diào)節(jié)為λ/4的奇數(shù)倍，被測納米薄膜樣品A位置放置緊貼可調(diào)短路片終端，此處磁場最強點，當進行納米薄膜介電常數(shù)測量時，可調(diào)短路片距離底座輸入端距離調(diào)節(jié)為λ/2的整數(shù)倍，被測納米薄膜樣品A放置位置為輸入端與可調(diào)短路片的中心位置，此處電場最強點；為了屏蔽外界電場的干擾，特別是高頻電場的干擾，整個微帶夾具被銅片制作的屏蔽蓋緊密覆蓋。整個微帶夾具由螺絲鎖定在固定平臺上，固定平臺由不銹鋼制成，四角裝有高度可調(diào)的支撐桿，平臺面上均勻刻上標有刻度的一組水平線，有利于測量時永久磁鐵的定位，此外，在平臺上還鎖定兩個銅片彎曲制成的彈簧卡片，分別放置微帶夾具的終端與側(cè)面，有利于屏蔽蓋與微帶夾具的良好接觸，并提高測量效率，操作更加簡便。
[0026]以下給出本發(fā)明的測試步驟:
[0027]I)把納米材料使用磁控派射技術(shù)均勾派射在娃基片上，形成約100?300nm厚的薄膜，娃基片的大小尺寸為5_ X 5mm左右，厚度為0.5?Imm的小正方形或長方形，或者直接由材料制成0.5?Imm厚的圓柱型樣品；
[0028]2)首先鏈接好同軸線與校準件，連接好GPIB信號采集卡，打開電腦的自動測試軟件，對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進行誤差校準，由于使用的是單端口，因此只需要進行單端口校準。完成上述校準后，還要進行端口延伸校準，使用自制延伸校準件進行端口延伸校準；
[0029]3)當進行納米薄膜復(fù)磁導(dǎo)率測量時，連接微帶夾具，通過基座中間槽孔移動可調(diào)短路片位置，可調(diào)短路片距L型底座輸入端距離調(diào)節(jié)為λ/4的奇數(shù)倍，被測納米薄膜樣品位置放置緊貼可調(diào)短路片終端，此處磁場最強點；
[0030]4)打開自行編寫的測試軟件，首先進行空腔測量，相應(yīng)記錄一次矢量網(wǎng)路分析儀采集的數(shù)據(jù)，然后放置納米薄膜的樣品，如圖7所示，再次記錄一次數(shù)據(jù)，最后放置永久磁鐵在可刻度線上的適當位置，再次記錄矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采集的數(shù)據(jù)。最后通過軟件計算自動保存和顯示復(fù)磁導(dǎo)率的掃頻測試結(jié)果；
[0031]5)當進行納米薄膜復(fù)介電常數(shù)測量時，連接微帶夾具，通過基座中間槽孔移動可調(diào)短路片位置，可調(diào)短路片距離L型底座輸入端距離調(diào)節(jié)為λ/2的整數(shù)倍，被測納米薄膜樣品放置位置為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀直流輸出短路點與可調(diào)短路片短路點的中心位置，此處電場最強點；
[0032]6)打開自行編寫的測試軟件，首先進行空腔測量，相應(yīng)記錄一次矢量網(wǎng)路分析儀采集的數(shù)據(jù)，再放置帶有納米薄膜的樣品，如圖8所示，再次記錄一次數(shù)據(jù)，最后通過軟件計算自動保存和顯示復(fù)磁導(dǎo)率的掃頻測試結(jié)果。
[0033]如果有多個納米磁性薄膜樣品需要測量，點擊“Nextfilm”進行下一個樣品的測試，此時將自動略去第一步空載情況的實驗步驟，提高測試效率。測試完畢，保存文檔數(shù)據(jù)并按退出即可。
【主權(quán)項】
1.一種微帶測試納米薄膜微波電磁參數(shù)裝置，其特征在于設(shè)有微帶夾具、微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、GPIB數(shù)據(jù)采集卡、計算機;所述微帶夾具由L型底座、上導(dǎo)帶、可調(diào)短路片、SMA連接頭、屏蔽罩和固定平臺構(gòu)成;L型底座一端設(shè)圓孔，所述圓孔用于安裝SMA連接頭，L型底座另一端設(shè)臺階，L型底座接地;上導(dǎo)帶由PVC印刷電路板制成，可調(diào)短路片由鍍銀紫銅加工制成，可調(diào)短路片兩端開槽，中間由螺絲固定;SMA連接頭安裝于L型底座上，SMA連接頭與微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的同軸電纜連接，將信號輸入微帶夾具，并將微帶夾具測量的反射信號傳回微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析，被測納米薄膜放置于上導(dǎo)帶與L型底座之間，當測量納米薄膜復(fù)磁導(dǎo)率時，可調(diào)短路片距底座輸入端調(diào)節(jié)為λ/4的奇數(shù)倍，被測納米薄膜樣品位置放置緊貼可調(diào)短路片終端；當進行納米薄膜介電常數(shù)測量時，可調(diào)短路片距離底座輸入端距離調(diào)節(jié)為λ/2的整數(shù)倍，被測納米薄膜樣品放置位置為輸入端與可調(diào)短路片的中心位置;微帶夾具被屏蔽蓋緊密覆蓋，微帶夾具由螺絲鎖定在固定平臺上，固定平臺的四角裝有高度可調(diào)的支撐桿，固定平臺面上刻上標有刻度的一組水平線，用于測量時永久磁鐵的定位，在固定平臺上鎖定兩片彈簧卡片，所述兩片彈簧卡片分別放置在微帶夾具的終端與側(cè)面。
【文檔編號】G01R27/26GK106018973SQ201610539649
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月11日
【發(fā)明人】肖芬, 張俊明, 陳先言, 李學漪, 柳清伙, 劉海
【申請人】廈門大學