多层微波电介质材料无损测试技术研究

摘要

从通讯设备到军事卫星，微波材料被广泛地应用在军事和民用的各个领域，有关微波频率下材料表征的研究一直都是材料科学、电子和电气工程等方向的热点。近年来，随着高速高频电子电路系统的发展，需要对多层介质材料的复介电常数有全面的了解，特别是对微波材料的无损测试提出了更高的要求。在此背景下，对多层微波电介质材料无损测试技术的研究显得越来越迫切。
　　首先，本文介绍了常见的材料复介电常数的测试技术，并比较现存测试方法的优缺点，选择同轴谐振腔作为主要测试腔体。接着是对测试原理的分析，一方面对腔体开路端口的场分布进行分析，结合材料的谐振测试方法，推导并改进了同轴开放式谐振腔加载单层介质材料的集总等效电路，并将其推广到多层材料的测试，最终给出了单层和多层电介质复介电常数的求解方法。另一方面从统计学习的角度，结合经典的材料微扰理论，给出了基于支持向量回归机的单层和多层电介质材料复介电常数的提取方法。
　　其次，是对测试腔体各部件的研制，按照课题的测试需求，确定了谐振腔的物理结构和耦合方式，并且利用 HFSS电磁仿真软件对同轴开放式谐振腔的性能建模仿真，实现了测试谐振腔和耦合装置、支撑平台、移动装置、辅助软件等相关系统部件的制备。
　　最后，对测试各子部件集成封装，制定测试规范，完成相关的调试及算法校准，搭建了同轴开放式谐振腔电介质材料测试系统。利用该测试系统测试标准样品，对比测试结果，分析误差来源，验证了该测试系统可以满足以下测试指标：
　　测试温度：25℃
　　测试频率：2-6GHz
　　测试范围：相对介电常数：ε‘r:1～7损耗角正切tanδ：1×10-3～5×10-2
　　测试误差：此处公式省略

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2材料复介电常数测试方法

1.3发展研究动态

1.4主要研究内容及行文安排

第二章 同轴开放式谐振腔测试原理

2.1谐振参数

2.2同轴线TEM波的传输特性

2.3基于等效电路电磁参数提取

2.4基于支持向量机参数提取原理

2.5本章小结

第三章 测试谐振腔的研制

3.1同轴开放式谐振腔的设计

3.2腔体总体仿真

3.3测试腔体的制备

3.4本章小结

第四章 测试系统的集成和校准

4.1同轴开放式测试系统设计与组装

4.2测试系统组装调试

4.3辅助测试软件

4.4测试系统的校准

4.5本章小结

第五章 测试结果及误差分析

5.1测试样品的制作

5.2等效电路法测试流程

5.3支持向量机测试流程

5.4误差分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1研究内容与成果

6.2不足与改进

致谢

参考文献

硕士期间取得的研究成果