自由空间法测量复合材料复电磁参数.pdf

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1、复合材料学报第24卷第1期2月2007年ca/ae1raen/1raernrcaVol.24No.1February2007文章编号:10003851(2007)01014105自由空间法测量复合材料复电磁参数张伟，苏东林%(北京航空航天大学电子信息工程学院RF/EMC实验室9北京100083)摘要!自由空间法可以方便地改变入射电磁波的角度和极化方向9适用于测量复合材料的电磁参数o对自由空间法测量复合材料电磁参数进行了初步研究9探讨了测量结果在计算过程中产生的多值问题9并通过理论分析给出了一些有效的解决方案o用自由空间法测量了4种聚合物复合材料样品在X波段(8.2"12

2、.4GHZ)的复电磁参数9并用波导测量法进行了验证o研究结果表明自由空间法测量复合材料电磁参数具有较高的精确度o关键词!自由空间法;复合材料;复电磁参数;多值问题中图分类号!TB330.1;TM15文献标识码:AMeasurementofcomplexelectromagneticparametersofcompositematerialsbyfree-spacemethod%ZHANGWei9SUDonglin(RF/EMCLab9SchoolofElectronicandInformationEngineering9BeiingUniversityofAeronau

3、ticsandAstronautics9Beiing1000839China)Abstract:Thefree-spacemethodisasuitableanalysismethodformeasuringelectromagneticparametersofcom-positematerials9duetoitseasychangeableincidentangleandpolariZationofelectromagneticWaves.ThismethodWasusedtomeasurecomplexelectromagneticparametersofpoly

4、mersandcomposites.Inordertosolvethemulti-valuedproblemcausedbythecalculationprocess9severaleffectiveWaysWereproposedforthetheoreticalanalysis.ThecomplexpermittivityandpermeabilityoffoursamplesofpolymercompositematerialsWeremeasuredintheX-band(8.2"12.4GHZ)byusingthefree-spacemethod.Theexp

5、erimentaldataarevalidatedWiththehelpoftheWaveguidetechniCue.Theresultsindicatethatthecomplexelectromagneticparametersofcompositematerialscanbemeasuredexactlybythefree-spacemethod.Keywords:free-spacemethod;compositematerials;complexelectromagneticparameters;multi-valuedproblem1]自由空间法是一种非接

6、触和非破坏性的测试带宽非常广9通常测试频率为5"40GHZ9甚至更方法9利用天线将电磁波辐射到自由空间9再利用高(可达100GHZ)o2]天线接收并测量材料对所发射电磁波的反射和透射1987年9伦敦大学电子工程系的Cullen利用信号9计算介质材料的电磁参数o与其它测量方法菲涅尔反射定律9提出了一种有效的反演方法9为相比9自由空间法对测试材料样品没有非常严格的在自由空间测量材料的电磁参数提供了一种有效途3]形状和工艺要求9只需厚度均匀且有一定大的测试径o1989年Ghoduaonkar用透镜天线作为测量面积9以避免边沿绕射o自由空间法还具有很高的的发射和接收源9并给出了

7、天线与测试样品的相对灵活性9可以随意改变入射电磁波的极化方向和入尺寸要求o该方案可将入射电磁波聚焦在样品表面射角度9非常适宜于测量复合材料的电磁参数o此一个波长直径范围内9使投射到样品表面的电磁波外9自由空间法适用范围广9既可用于高损耗的吸范围变小9基本可以忽略样品的边沿散射o19914]波复合材料电磁参数的测量9亦可用于天线罩等损年9Umari提出了一种全新的自由空间双静态校耗较低的复合材料电磁参数的测量o该方法的测试正方法9有效地减少了发射天线与接收天线之间的收稿日期!20060203;收修改稿日期!20060427通讯作者!苏东林9