吸波材料微波电磁参数同轴法自动测量系统研究

摘要

吸波材料微波电磁参数测量一直是电磁场与微波工程领域的研究热点，而随着隐身技术的发展，吸波材料的计算机辅助优化设计也对材料微波电磁参数的准确测量提出了要求。因此，建立一个方便可靠的微波吸波材料电磁参数测量系统具有重要意义。
　　本文介绍了二端口微波网络模型的散射矩阵，根据同轴线传输/反射法的测量原理确定了待测参数。然后参照美国材料实验协会标准ASTM D7449/D7449M-08中的同轴线传输/反射法测量技术要求，结合虚拟仪器技术，构建了吸波材料微波电磁参数自动测量系统。最后分析讨论了测量过程中可能存在的系统误差。
　　本系统首先根据硬件架构及测量需要确定了硬件组成部分，包括矢量网络分析仪、计算机、GPIB-USB外接控制器、同轴传输线及样品夹具，然后通过LabVIEW设计软件程序，由 VISA接口控制矢量网络分析仪 HP8720B，采用事件结构和状态机设计模式并使用模块化软件设计，编写界面模块、驱动模块、数据采样及处理模块、数据保存模块等实现自动测量、测量数据处理、数据保存等功能，完成对置于同轴传输线中的待测样品散射参数的数据采集，并由软件自动计算得到测试样品的相对复介电常数和复磁导率。采用LabVIEW编写的吸波材料微波电磁参数测量程序界面友好，操作简便，可扩展性强。
　　本系统能够实现在2~18 GHz频段内对各向同性材料的电磁参数测量，对石蜡、硅橡胶及磁性复合材料样品的测量表明，使用本系统可实现准确可靠测量。

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1绪言

1.1 研究背景及意义

1.2材料微波电磁参数测量国内外研究进展

1.3虚拟仪器技术

1.4 主要内容及安排

2 测量原理

2.1微波网络散射矩阵

2.2 同轴线传输/反射法理论

2.3 矢量网络分析仪测量原理

2.4 虚拟仪器技术获取S参数的原理

2.5本章小结

3 测量系统总体设计

3.1 硬件平台构建

3.2软件系统设计

3.3本章小结

4 软件模块设计

4.1 界面模块

4.2 驱动模块

4.3 数据采样及处理模块

4.4 数据保存模块

4.5本章小结

5 结果与分析

5.1 石蜡、硅橡胶样品测试

5. 2吸波材料测量

5.3 误差来源分析

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献