微波介质材料电磁特性参数测量的研究

摘要

微波介质材料已经广泛应用于航空航天、微波通信、隐身技术、生物医学、电磁兼容等各领域,在研发、生产和使用微波介质材料时都需要测试其电磁特性参数。本选题主要针对微波介质材料的电磁特性参数(如复介电常数、电磁屏蔽效能、吸波效能)的测试系统及其测试方法进行研究。主要内容有:
　　 (1)采用开口同轴探头法测量介质材料的复介电常数。首先通过电磁场方法和等效电路方法分别对开口同轴探头法进行理论建模,建立复反射系数与复介电常数之间函数关系,并求得样品材料反射系数的理论值;然后借助电磁场数值仿真软件HFSS,针对不同介质材料加载时的开口同轴探头进行仿真,并得相应反射系数的仿真值;再使用矢量网络分析仪等仪器,测量介质样品的反射系数值,得到的反射系数实测值。通过理论值、仿真值及实测值的对比,结果表明:三种数值吻合得比较好,也在一定程度上验证了理论建模的正确性。最后将实测得到的反射系数值代入到上述两种理论模型当中,通过反演计算的方法,得到了待测介质材料在两种模型下的复介电常数。并对其产生的误差因素进行了初步分析。
　　 (2)采用法兰同轴传输线法测量材料的屏蔽效能。将测试夹具、测试仪器通过RS232总线与PC机连接,构建屏蔽效能的测量系统。对测试样品进行实际测量,其结果与理论计算值吻合得比较好,能满足实际测量的要求。采用波导测试法对材料样品的吸波效能进行了测量,通过测量驻波比,获得待测材料的反射率,其实测值与理论计算值能基本吻合,能满足初步测量的要求。
　　 (3)使用MATLAB设计了图形用户界面,并开发了测量系统的数据处理软件。具体内容包括介电常数反演计算、电磁屏蔽与吸波效能理论值模拟计算、曲线拟合、数据图形显示、图形保存等功能,增强数据处理的可操作性和直观性。