基于同轴线法的射频材料介电参数测试研究

论文摘要

本文主要以射频材料的介电参数为基本研究对象,阐述了基于同轴空气线的传输/反射法的基本测量原理,又对传统NRW传输/反射算法进行了较为深入的分析,通过参考相关文献后,整理出了一种改进的算法。该算法不仅能够同时有效地解决传统NRW传输/反射法中存在的厚度谐振和多值性问题,有效减小S参数的测量误差,而且去除了传统算法中对样品厚度的苛刻要求,对于波导夹具测试系统和同轴夹具测试系统都能够适用。本文利用三维电磁仿真软件HFSS仿真求解了同轴空气线的散射参数以及场分布图,之后又构建了填充聚四氟乙烯和石蜡的同轴空气线模型,并在0.4cm～2.8cm的样品厚度范围内,设置步长变量为0.4cm,对两种不同材料填充同轴空气线模型进行了仿真求解,并将相同材料条件下不同厚度的S参数和相同厚度条件下不同材料的S参数进行了比较,总结出了一定的规律。最后通过矢量网络分析仪AV3620对同轴空气线和填充了聚四氟乙烯的同轴空气线进行了S参数的实际测量,经过数据处理之后,得出了材料的介电参数,并与改进的NRW传输/反射算法得出的结果进行了比较与分析,从而验证了该算法的正确性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 目前主流电磁参数测量方法分析
• 1.3.1 驻波法
• 1.3.2 传输/反射法
• 1.3.3 开口同轴探头法
• 1.3.4 自由空间法
• 1.3.5 谐振腔法
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第2章 介电参数测量的相关理论基础
• 2.1 材料的介电参数及其来源
• 2.2 同轴线的性能分析
• 2.3 微波网络机理及理论
• 2.3.1 散射矩阵（Scattering Matrix）
• 2.3.2 传输矩阵（Transmission Matrix）
• 2.3.3 S参数测量
• 2.4 小结
• 第3章 传输/反射法理论分析及研究
• 3.1 NRW传输/反射法及其基本原理
• 3.2 传统的NRW传输/反射算法
• 3.3 传统NRW算法存在的问题
• 3.3.1 多值性问题及解决方法
• 3.3.2 厚度谐振问题及解决方法
• 3.4 改进的NRW传输/反射算法
• 3.5 小结
• 第4章 同轴空气线及矩形波导的HFSS建模仿真
• 4.1 HFSS仿真软件介绍
• 4.1.1 HFSS仿真求解的主要流程
• 4.1.2 HFSS中求解方法—有限元法
• 4.2 同轴空气线的建模仿真及性能分析
• 4.2.1 同轴空气线模型的建立及求解
• 4.2.2 填充样品后的同轴空气线散射参数的仿真求解
• 4.3 矩形波导的建模仿真及性能分析
• 4.4 小结
• 第5章 测试样本散射参数的实际测量及介电参数推导
• 5.1 矢量网络分析仪介绍及其工作原理
• 5.1.1 AV3620矢网简介
• 5.1.2 AV3620基本工作原理
• 5.2 测试样本的制备及注意事项
• 5.3 测试样本的散射参数测量及改进的NRW算法验证
• 5.3.1 聚四氟乙烯的介电参数验证
• 5.3.2 空气的介电参数验证
• 5.4 同轴传输/反射法的误差分析
• 5.5 小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果