旋波媒质材料参数的测量研究

论文摘要

旋波媒质虽早在上世纪就已被人们所认识,但仍遗留下来很多问题有待研究。随着各种现代测量手段的出现,计算工具性能的提高以及工业合成技术和聚合物工程的发展,很多未解决的问题通过现代技术就可以顺利解决。这使得更深入地开发应用旋波媒质这种复杂研究工作又成为众多学者探索的热点之一。通过对国内外相关测量技术的分析,结合被测材料的特点,确定了自由空间法为测量方法,建立了适于该方法的物理分析模型;从麦克斯韦方程组和旋波媒质的本构方程出发,讨论了电磁波在自由空间中的传播特性;将被测材料作为双端口网络,通过理论分析,找到了旋波媒质材料参数与S 参数的数学关系。根据测量原理,建立了自由空间测量系统,研制了适于该系统的校准件;采用先进的TRL 校准技术和时域门技术,消除了不需要的多次反射的影响;编制了自动测量软件,完成了对测量系统的程控和材料参数的计算。在8～12GHz 的频率范围内,利用研制的测量系统及软件对样品进行了实测,结果表明,本文进行的理论分析是正确的,测量系统是准确的。因此,本文研制的自由空间测量技术可对旋波媒质材料参数进行迅速、可靠、宽频带、无损伤、自动化测量,具有较强的实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 旋波媒质的概述
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 本课题的意义、来源及研究内容
• 第二章 旋波媒质材料参数测量方法的确定
• 2.1 波导法
• 2.2 自由空间法
• 第三章 测量原理
• 3.1 旋波媒质中电磁波的传播特性
• 3.1.1 无源区的麦克斯韦方程组
• 3.1.2 电磁矢量的波动方程
• 3.1.3 电场和磁场之间的关系
• 3.1.4 小结
• 3.2 自由空间法测量旋波媒质的物理分析模型
• 3.2.1 无金属衬底旋波媒质平板的物理模型
• 3.2.2 有金属衬底旋波媒质平板的物理模型
• 3.2.3 S参数分析
• 3.2.4 小结
• 第四章 测量系统及校准方法
• 4.1 自动测量系统的建立
• 4.2 系统误差及校准
• 4.2.1 测量系统的误差
• 4.2.2 TRL 校准技术原理简介
• 4.2.3 TRL 校准标准的建立方法
• 4.2.4 自由空间测量系统的TRL 校准
• 4.3 校准结果
• 第五章 自动测量软件
• 第六章 测量结果
• 6.1 标准测量样品的测量
• 6.2 旋波媒质材料参数的测量
• 6.2.1 样品的制作
• 6.2.2 样品的测量
• 第七章 误差分析
• 7.1 测量不确定度
• 7.2 测量不确定度的模拟计算
• 第八章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介