【摘要】：本文主要研究基于矩形波導(dǎo)傳輸線的材料電磁參數(shù)測(cè)量方法。簡(jiǎn)要分析了材料的電磁特性與材料電磁參數(shù)的頻率響應(yīng)，概述了材料電磁參數(shù)測(cè)量的常用方法與使用傳輸線法測(cè)量材料電磁參數(shù)的現(xiàn)狀。 重點(diǎn)分析了矩形波導(dǎo)傳輸線的材料電磁特性測(cè)量方法的基本原理，深入研究了材料電磁特性測(cè)試的多次反射效應(yīng)，推導(dǎo)了從材料散射參數(shù)當(dāng)中計(jì)算特性阻抗和傳播常數(shù)的公式，針對(duì)波導(dǎo)傳輸線，推導(dǎo)了從特性阻抗和傳播常數(shù)當(dāng)中計(jì)算介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的公式。 用高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件HFSS計(jì)算的材料散射參數(shù)代替材料實(shí)測(cè)的散射參數(shù)，通過(guò)MATLAB軟件編程計(jì)算了聚四氟乙烯材料的電磁參數(shù)；以3D圖形式全面分析考察了矩形波導(dǎo)材料電磁特性準(zhǔn)確測(cè)量時(shí)的厚度選擇范圍與諧振問(wèn)題，證實(shí)了前人的研究成果；分析了材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率測(cè)試誤差與厚度和頻率的關(guān)系，給出了矩形波導(dǎo)傳輸線法對(duì)材料厚度的選擇范圍，對(duì)傳輸線的材料電磁特性測(cè)試有一定的參考價(jià)值。使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與測(cè)試夾具實(shí)現(xiàn)幾種常見(jiàn)材料在X波段與K波段的散射參數(shù)測(cè)量，完成不同厚度材料電磁特性的測(cè)試，實(shí)測(cè)結(jié)果與理論值吻合良好。 探索性的將矩形波導(dǎo)材料電磁特性的測(cè)量頻率擴(kuò)展到太赫茲頻段，設(shè)計(jì)了2mm波段標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)與THz材料測(cè)量的測(cè)試夾具，深入研究了夾具去嵌入算法，完成了測(cè)試夾具的去嵌入。實(shí)現(xiàn)了2mm波段標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)傳輸線材料電磁參數(shù)的測(cè)試，在文末給出了使用THz測(cè)試夾具測(cè)量的材料電磁參數(shù)的實(shí)測(cè)結(jié)果。
【圖文】：

1.2.2 材料電磁參數(shù)的頻率響應(yīng)介紹了材料的電磁參數(shù)表征方式，也需要了解材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的多種作用力，這些作用力通常用材料電磁特性的頻率響應(yīng)表示，如圖1.1 所示。電磁材料中包含有序排列的電荷載流子，如果受電場(chǎng)作用，載流子會(huì)發(fā)生位移。極化使電荷補(bǔ)償電場(chǎng)，導(dǎo)致正電荷與負(fù)電荷反相移動(dòng)。圖1.1 材料電磁特性的頻率響應(yīng)[3]從微觀角度講，材料電磁特性受多種電磁機(jī)理的影響。在微波頻率下，偶極子取向與離子傳導(dǎo)的相互作用很強(qiáng)烈，偶極子取向過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦將會(huì)導(dǎo)致電介質(zhì)損耗，偶極子旋轉(zhuǎn)

當(dāng)電磁波在放置有被測(cè)介質(zhì)樣品的波導(dǎo)傳輸線中傳播時(shí)，電磁波會(huì)在空氣與被測(cè)材料的分界面處發(fā)生多次反射和多次透射現(xiàn)象，由于電磁波在波導(dǎo)中的傳輸特性是與材料所處位置無(wú)關(guān)，假設(shè)材料在波導(dǎo)當(dāng)中的位置如圖2.1 所示，波導(dǎo)內(nèi)放置被測(cè)材料(圖中黃色區(qū)域)，被測(cè)材料充滿矩形波導(dǎo)橫截面，材料的長(zhǎng)度或厚度用 L 表示，在 A 和 B 兩個(gè)交界面上，存在著不連續(xù)性，造成了電磁波在 A 和 B 兩個(gè)交界面上來(lái)回反射，使得交界面 A 左側(cè)所有反射波的疊加形成材料樣品的反射系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN811

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1 郭利強(qiáng),焦永昌,唐家明;矩形波導(dǎo)模式譜圖的一般表達(dá)式[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2004年S1期

2 王s，

本文編號(hào)：2561930