本文關(guān)鍵詞：微波材料復(fù)介電常數(shù)三維分布測試技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 同軸開放式諧振腔 高Q腔 復(fù)介電常數(shù) 單層材料測試 雙層材料測試 多層材料測試

【摘要】：隨著微波材料介電性能測試技術(shù)日新月異的發(fā)展,測試領(lǐng)域也在日益的變廣,其中就包括對應(yīng)用于特殊環(huán)境下的非均勻微波材料的介電性能進行無損測試。本文在此研究背景下,對微波材料復(fù)介電常數(shù)三維分布的測試方法進行研究。通過對各種測試方法進行分析對比并結(jié)合課題的要求,最終選用同軸開放式同軸諧振腔測試方法,并推導(dǎo)相關(guān)的測試算法。為了驗證測試系統(tǒng)的可靠性,本文用測試精度較高的高Q腔雙層材料測試算法加以驗證。首先是對測試系統(tǒng)的硬件部分進行設(shè)計：其中包括同軸開放式諧振腔與高Q腔測試腔體的設(shè)計。分析諧振腔的一些設(shè)計原則,并在其基礎(chǔ)上得出腔體的物理結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵尺寸。利用HFSS仿真軟件對同軸開放式諧振腔進行建模仿真,優(yōu)化其整體性能后,確定同軸開放式諧振腔最終的物理尺寸。其次是對測試算法的推導(dǎo)過程：其中包括同軸開放式諧振腔的單層均勻材料和多層材料的測試算法以及高Q腔雙層材料的測試算法。利用同軸開放式諧振腔終端加載單層均勻樣品前后,諧振參數(shù)與邊緣電容的變化量與待測材料復(fù)介電常數(shù)的關(guān)系得出單層均勻材料復(fù)介電常數(shù)的計算公式。在此基礎(chǔ)上,利用全波分析法與基于微擾原理的等效法兩種方法對多層材料復(fù)介電常數(shù)的求解問題進行分析,并給出相應(yīng)的求解公式。此外,利用精確場解法推導(dǎo)出高Q腔雙層材料復(fù)介電常數(shù)的求解公式。最后,實現(xiàn)兩套測試系統(tǒng)的組裝,并對相應(yīng)的算法進行校準。利用搭建的測試系統(tǒng)對自行制作的單層、雙層、三層樣品進行相應(yīng)的測試,并將測試數(shù)據(jù)用相應(yīng)算法進行計算得出計算結(jié)果。對比計算結(jié)果,分析測試誤差,論證了同軸開放式諧振腔測試系統(tǒng)用于單層材料測試時,能夠滿足課題指標如下：測試溫度：25℃測試頻率：1-5GHz測試范圍：相對介電常數(shù)εr：1～5損耗角正切tanδ:1×10～5×10-3測試誤差：|△εr/εr|≤4.0% |△tanδ|≤20%×tanδ+5×104
【關(guān)鍵詞】：同軸開放式諧振腔 高Q腔 復(fù)介電常數(shù) 單層材料測試 雙層材料測試 多層材料測試
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM934.33
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景及意義11
• 1.2 復(fù)介電常數(shù)測試方法11-13
• 1.3 非均勻材料介電常數(shù)測試國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)13-15
• 1.4 論文研究內(nèi)容15-17
• 第二章 測試系統(tǒng)腔體設(shè)計17-32
• 2.1 理論分析17-24
• 2.1.1 微波諧振腔17-19
• 2.1.1.1 諧振腔的諧振頻率18-19
• 2.1.1.2 諧振腔的品質(zhì)因數(shù)19
• 2.1.2 同軸線TEM波的傳輸特性19-22
• 2.1.3 高Q腔TE01p模場分布22-24
• 2.2 同軸開放式諧振腔的設(shè)計24-29
• 2.2.1 腔體設(shè)計原則24-26
• 2.2.2 耦合裝置的設(shè)計26-28
• 2.2.3 腔體總體仿真28-29
• 2.3 測試用高Q腔的設(shè)計簡介29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 測試原理分析32-50
• 3.1 同軸開放式諧振腔測試原理32-45
• 3.1.1 同軸開放式諧振腔的等效電路32-34
• 3.1.2 單層材料測試原理34-36
• 3.1.3 多層材料測試原理36-45
• 3.1.3.1 精確場解法36-43
• 3.1.3.2 基于微擾原理的等效法43-45
• 3.2 高Q腔法雙層材料測試原理45-49
• 3.2.1 介電常數(shù)求解公式46-48
• 3.2.2 損耗角正切的求解公式48-49
• 3.3 本章小結(jié)49-50
• 第四章 實驗測試系統(tǒng)工程設(shè)計與搭建50-62
• 4.1 同軸開放式測試系統(tǒng)設(shè)計與組裝50-53
• 4.1.1 測試腔體的設(shè)計與組裝50-51
• 4.1.2 加壓裝置設(shè)計51
• 4.1.3 樣品三維移動裝置51-52
• 4.1.4 測試系統(tǒng)底座設(shè)計52-53
• 4.2 高Q腔測試系統(tǒng)設(shè)計與組裝53-55
• 4.2.1 主腔體設(shè)計53-54
• 4.2.2 高Q腔上端蓋設(shè)計54-55
• 4.3 測試系統(tǒng)組裝調(diào)試55-58
• 4.3.1 同軸開放式諧振腔測試系統(tǒng)調(diào)試55-56
• 4.3.2 高Q腔測試系統(tǒng)組裝調(diào)試56-58
• 4.4 測試算法的校準58-61
• 4.4.1 同軸開放式諧振腔單層算法校準58-59
• 4.4.2 基于微擾原理的等效算法校準59-61
• 4.4.3 高Q腔多層算法校準61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第五章 樣品制作及測試步驟與誤差分析62-75
• 5.1 測試樣品的制作62-65
• 5.1.1 同軸腔單層樣品制作要求62-64
• 5.1.2 同軸腔非均勻樣品制作要求64
• 5.1.3 高Q腔雙層樣品制作要求64-65
• 5.2 測試步驟65-73
• 5.2.1 同軸腔單層材料測試步驟65-67
• 5.2.2 高Q腔雙層材料測試步驟67-68
• 5.2.3 同軸腔多層材料測試步驟68-73
• 5.3 誤差分析73-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 第六章 結(jié)論75-77
• 6.1 課題研究內(nèi)容與研究成果75-76
• 6.2 后續(xù)研究展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻78-81
• 碩士期間取得的研究成果81-82

【參考文獻】

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本文編號：912735