微波电介质材料复介电常数的扫频测量

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1、第36卷第1期电子科技大学学报Vol.36No.12007年2月JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaFeb.2007微波电介质材料复介电常数的扫频测量卢子焱，唐宗熙，张彪(电子科技大学电子工程学院成都610054)【摘要】提出了测试电介质材料复介电常数的新方法，获得了利用两个散射参数同时求解材料复介电常数的表达式，解决了自由空间法测量电介质材料的相位模糊性问题，建立了测试系统，讨论了该系统的校准方法。通过在X波段对电介质材料复介电常数的测量，证明该测试方法的正确性。关键词复介电常数;相位模糊性;测试;微波中图分类号

2、TM931；TM260文献标识码AMeasurementofComplexPermittivityofDielectricMaterialsatMicrowaveFrequenciesLUZi-yan，TANGZong-xi，ZHANGBiao(SchoolofElectronicEngineering,Univ.ofElectron.Sci.&Tech.ofChinaChengdu610054)AbstractAnewmethodofmeasuringthecomplexpermittivityparameterispresented,andtheexpressionsforsolvinge

3、lectromagneticparametersareobtainedbyusingtwoscatterparameters,andthephase-shiftambiguityproblemofthicksamplesissolved.Thetestsystemisestablished,andthemethodofcalibrationisdiscussed.SeveraldielectricsamplesaremeasuredatXband.Itisprovedbytheexperimentthatthepresentedmethodisvalid.Keywordscomplexperm

4、ittivity;phase-shiftambiguity;measurement;microwave微波电介质材料已广泛地应用于介质波导、介个已知的散射参数通常只能采用数值迭代法求解，质透镜天线、模式转换器、耦合器、介质振荡器、这要求对数值解初值的估计应接近真值。在未知材放大器、倍频器等方面。但是在应用前，需要准确料的情况下，估计初值较困难。同时，若样品较厚，地知道其微波特性。因此，对电介质材料复介电参其数值解可能会出现相位模糊性问题，使测试的正数进行测量是必须的。测量介质材料复介电参数的确性和可靠性难以得到保证。为了克服这些问题，[1-2]方法很多，主要分为谐振法和传输法。谐振法对本文提出

5、了测试两个散射参数求解电介质材料的复低损耗介质材料具有较高的测试灵敏度和测试准确介电常数的新方法。度，但不适于宽频带测量和较大损耗的介质材料测1测试原理量。波导法、同轴线法等方法属于传输法，但它们要求介质样品的外形尺寸应与波导壁完全接触，否设被测介质材料为各向同性、横向尺寸足够大、[3-5]则会产生较大的测试误差。自由空间法也属于传厚度为d的平板材料，其复介电常数为：输法，但它克服了上述缺点，与其他方法相比，具εrrr=−εε′′j′(1)有如下优点：(1)因为所采用的电磁波为线极化平面在自由空间中，设线极化均匀平面波由自由空间向波，所以可对材料进行取向测试，以满足常规测试被测平板介质材料垂直

6、入射，相位常数为k0，传播和某些特殊测试的需要；(2)可实现对介质材料复介方向为z向，如图1所示。入射波在z=0面遇到了不电常数的宽频带测量；(3)在某些场合可完成非损伤连续性，一部分波被反射回去，另一部分进入被测测试。电介质材料平板，并向前传播；在z=d面又遇到不连文献[2-3]讨论了利用散射参数求解电介质材料续性，其中一部分波又被反射，另一部分波透过该的复介电常数的方法。在计算复介电常数时，用一交界面形成透射波。将被测材料作为二端口网络，收稿日期：2005−03−21作者简介：卢子焱(1980–)，男，硕士，主要从事电磁场与微波技术、微波测试技术及仪器方面的研究.第1期卢子焱等:微波电介质

7、材料复介电常数的扫频测量45当z=0和z=d时，根据电磁波满足的边界条件和散射线可进行位置移动，以适应校准和测试不同厚度样参数的定义可得：品的需要。安装在可移动天线上的位置调节装置可(1e−−j2kd1)进行精密调距，其准确度优于0.01mm。经精密加工S=(2)11(1ηη+−−)(122)e−j2kd1rr的样品架，置于两天线的共焦面处，用于支撑和放4eη−jkd1置被测板状样品。因天线具有聚