多尺寸同轴材料微波介电常数的测量方法研究

摘要

本文以同轴材料的介电常数测试方法作为研究对象，针对项目中对于多尺寸（不同半径）的同轴材料的介电常数测量需求，主要利用网络参数法进行研究。论文首先对传统的传输反射法进行了推导验证，从理想同轴测试夹具逐步拓展到对不同尺寸同轴材料测量时，由于夹具存在的不连续与驻波，进而出现校准等问题，通过对二端口网络的分析，采用传输矩阵对级联二端口网络去嵌入、多长度介质求解介电常数两种方法以解决由于夹具不连续带来的非标器件校准问题，并对上述介电常数测量方法进行了推导与仿真验证。 在理论分析的基础上，针对项目中实际的测量需求，设计了一套针对同轴材料的介电常数测试夹具，夹具采用三段式设计、可以组合为30mm与100mm长度测试夹具。利用基于多长度求解单次传输系数的方法，省去了夹具的校准环节，利用 matlab 设计了测试软件，结合所设计的夹具分别对聚四氟乙烯、发泡聚乙烯材料进行了介电常数测量，测量结果验证了理论与仿真的正确性。最后，针对测量中存在的误差进行了误差分析。 为了实现一套夹具对多种尺寸的同轴材料介电常数进行测量，本文设计了一种四端口器件，利用基于径向线的模式变换器，以及布拉格反射器作为同轴滤波器，将待测同轴材料作为夹具一部分，可实时对待测同轴样品进行 S 参数测量，之后对神经网络的基本理论进行了阐述，利用神经网络的方法，结合仿真的 S 参数幅度与相位进行训练，其中针对相位信息进行补偿，以减小训练误差，并利用matlab 分别建立两个神经网络对介电常数实部虚部进行测量。利用训练好的神经网络对同轴介质进行了复介电常数仿真测量，结果表明该方法具有一定精度与可行性，针对不同尺寸的同轴材料，可以实时、快速地对其复介电常数进行测量，最后针对其测量过程中的误差进行了分析。

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