微波電介質(zhì)材料復(fù)介電常數(shù)的掃頻測量

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1、第36卷第1期電子科技大學(xué)學(xué)報Vol.36No.12007年2月JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaFeb.2007微波電介質(zhì)材料復(fù)介電常數(shù)的掃頻測量盧子焱，唐宗熙，張彪(電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院成都610054)【摘要】提出了測試電介質(zhì)材料復(fù)介電常數(shù)的新方法，獲得了利用兩個散射參數(shù)同時求解材料復(fù)介電常數(shù)的表達式，解決了自由空間法測量電介質(zhì)材料的相位模糊性問題，建立了測試系統(tǒng)，討論了該系統(tǒng)的校準方法。通過在X波段對電介質(zhì)材料復(fù)介電常數(shù)的測量，證明該測試方法的正確性。關(guān)鍵詞復(fù)介電常數(shù);相位模糊性;測試;微波中圖分類號

2、TM931；TM260文獻標識碼AMeasurementofComplexPermittivityofDielectricMaterialsatMicrowaveFrequenciesLUZi-yan，TANGZong-xi，ZHANGBiao(SchoolofElectronicEngineering,Univ.ofElectron.Sci.&Tech.ofChinaChengdu610054)AbstractAnewmethodofmeasuringthecomplexpermittivityparameterispresented,andtheexpressionsforsolvinge

3、lectromagneticparametersareobtainedbyusingtwoscatterparameters,andthephase-shiftambiguityproblemofthicksamplesissolved.Thetestsystemisestablished,andthemethodofcalibrationisdiscussed.SeveraldielectricsamplesaremeasuredatXband.Itisprovedbytheexperimentthatthepresentedmethodisvalid.Keywordscomplexperm

4、ittivity;phase-shiftambiguity;measurement;microwave微波電介質(zhì)材料已廣泛地應(yīng)用于介質(zhì)波導(dǎo)、介個已知的散射參數(shù)通常只能采用數(shù)值迭代法求解，質(zhì)透鏡天線、模式轉(zhuǎn)換器、耦合器、介質(zhì)振蕩器、這要求對數(shù)值解初值的估計應(yīng)接近真值。在未知材放大器、倍頻器等方面。但是在應(yīng)用前，需要準確料的情況下，估計初值較困難。同時，若樣品較厚，地知道其微波特性。因此，對電介質(zhì)材料復(fù)介電參其數(shù)值解可能會出現(xiàn)相位模糊性問題，使測試的正數(shù)進行測量是必須的。測量介質(zhì)材料復(fù)介電參數(shù)的確性和可靠性難以得到保證。為了克服這些問題，[1-2]方法很多，主要分為諧振法和傳輸法。諧振法對本文提出

5、了測試兩個散射參數(shù)求解電介質(zhì)材料的復(fù)低損耗介質(zhì)材料具有較高的測試靈敏度和測試準確介電常數(shù)的新方法。度，但不適于寬頻帶測量和較大損耗的介質(zhì)材料測1測試原理量。波導(dǎo)法、同軸線法等方法屬于傳輸法，但它們要求介質(zhì)樣品的外形尺寸應(yīng)與波導(dǎo)壁完全接觸，否設(shè)被測介質(zhì)材料為各向同性、橫向尺寸足夠大、[3-5]則會產(chǎn)生較大的測試誤差。自由空間法也屬于傳厚度為d的平板材料，其復(fù)介電常數(shù)為：輸法，但它克服了上述缺點，與其他方法相比，具εrrr=?εε′′j′(1)有如下優(yōu)點：(1)因為所采用的電磁波為線極化平面在自由空間中，設(shè)線極化均勻平面波由自由空間向波，所以可對材料進行取向測試，以滿足常規(guī)測試被測平板介質(zhì)材料垂直

6、入射，相位常數(shù)為k0，傳播和某些特殊測試的需要；(2)可實現(xiàn)對介質(zhì)材料復(fù)介方向為z向，如圖1所示。入射波在z=0面遇到了不電常數(shù)的寬頻帶測量；(3)在某些場合可完成非損傷連續(xù)性，一部分波被反射回去，另一部分進入被測測試。電介質(zhì)材料平板，并向前傳播；在z=d面又遇到不連文獻[2-3]討論了利用散射參數(shù)求解電介質(zhì)材料續(xù)性，其中一部分波又被反射，另一部分波透過該的復(fù)介電常數(shù)的方法。在計算復(fù)介電常數(shù)時，用一交界面形成透射波。將被測材料作為二端口網(wǎng)絡(luò)，收稿日期：2005?03?21作者簡介：盧子焱(1980–)，男，碩士，主要從事電磁場與微波技術(shù)、微波測試技術(shù)及儀器方面的研究.第1期盧子焱等:微波電介質(zhì)

7、材料復(fù)介電常數(shù)的掃頻測量45當z=0和z=d時，根據(jù)電磁波滿足的邊界條件和散射線可進行位置移動，以適應(yīng)校準和測試不同厚度樣參數(shù)的定義可得：品的需要。安裝在可移動天線上的位置調(diào)節(jié)裝置可(1e??j2kd1)進行精密調(diào)距，其準確度優(yōu)于0.01mm。經(jīng)精密加工S=(2)11(1ηη+??)(122)e?j2kd1rr的樣品架，置于兩天線的共焦面處，用于支撐和放4eη?jkd1置被測板狀樣品。因天線具有聚