諧振腔微擾法廣泛用于材料微波介電性能的測量，它與常規(guī)的測量方法相比，具有樣品尺寸小、計(jì)算公式簡單的優(yōu)點(diǎn)，在近似計(jì)算頻率、諧振腔品質(zhì)因數(shù)、材料的介電常數(shù)等方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值.采用諧振腔微擾法，測量不同配方NiZn鐵氧體在微波頻段的復(fù)介電常數(shù)，計(jì)算得到介電常數(shù)的虛部ε″和實(shí)部ε'，進(jìn)而分析Ni和Zn的含量對NiZn鐵氧體材料介電常數(shù)的影響.

　　在電磁波領(lǐng)域，由于研究的對象是一個(gè)分布于空間的場，不能采用力學(xué)中解決粒子問題的處理方法，但如果借助于量子力學(xué)中對“態(tài)”的處理方法，就可以把影響場態(tài)的參數(shù)、邊界條件等變化量作為微擾，而把變化前的場基態(tài)作為零級近似來處理.這種微擾法在近似計(jì)算頻率、諧振腔的品質(zhì)因數(shù)、材料的介電常數(shù)等方面具有很高的應(yīng)用價(jià)值.

　　鐵氧體是一種雙復(fù)合介質(zhì)，既有磁損耗，又有一定的介電損耗.目前對于鐵氧體的磁性研究較多也較成熟，但是它作為電介質(zhì)材料在微波頻段所具有的歐姆損耗、極化損耗、電子共振損耗等介電性能的研究并不多見.在鐵氧體吸波材料家族中，NiZn鐵氧體是一類價(jià)格便宜、易于合成的微波鐵氧體材料，用NiZn鐵氧體制備的微波器件在VHF/UHF及以下波段得到了廣泛應(yīng)用，但是它在GHz波段的微波吸收性能及其納米材料的不可忽略的介電損耗研究卻少見報(bào)道.作者采用諧振腔微擾法測量不同配方的NiZn鐵氧體粉末在不同諧振頻率下的復(fù)介電常數(shù)，探討Ni與Zn的含量對NiZn鐵氧體材料介電常數(shù)的影響.

1、測量原理及方法

　　1.1、測量原理

　　諧振腔是一端封閉的金屬導(dǎo)體空腔，具有儲(chǔ)能、選頻等特性.常見的諧振腔有矩形和圓柱形兩種，該文采用反射式矩形諧振腔.諧振腔品質(zhì)因數(shù)為

　　其中:f0為諧振腔諧振頻率；f1、f2為半功率點(diǎn)頻率.圖1為TE10矩形諧振腔的微擾示意圖.諧振腔的諧振頻率為f0，將一根鐵氧體細(xì)長棒置于諧振腔中微波電場最大磁場為零的位置.假設(shè)鐵氧體的長軸與Y軸(電場方向)平行，中心位置在X=a/2，Z=l/2處，圓棒的橫截面足夠小，可以認(rèn)為樣品內(nèi)微波電場最大，微波磁場近似為零.

圖1 TE10矩形諧振腔微擾示意圖

　　現(xiàn)進(jìn)行如下假設(shè):

　　(1)鐵氧體棒的橫向尺寸與棒長相比小得多，y方向的退電場可以忽略.

　　(2)鐵氧體棒的體積Vs和諧振腔的體積V0相比小得多，可以把鐵氧體棒看成一個(gè)微擾，則根據(jù)微擾法可以得到下列關(guān)系式

結(jié)束語

　　作者用諧振腔微擾法測量了諧振腔放樣品前后的品質(zhì)因數(shù)及相關(guān)參數(shù)的變化，并由此計(jì)算了不同配方NiZn鐵氧體樣品的介電常數(shù)，結(jié)果表明:NiZn鐵氧體材料的介電性能與Ni和Zn的含量密切相關(guān).總體上看，隨著Ni含量的增加，樣品介電常數(shù)實(shí)部呈上升趨勢，樣品介電損耗呈下降趨勢.