[发明专利]微波介质涂层电控检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波涂层介电特性的检测，尤其是涉及一种微波介质涂层电控检测装置及其检测方法。

背景技术

随着军事技术的日益发展，微波介质涂层不管是在军事上还是民用上都得到了快速的发展，微波涂层的可控性研究是近几年提出的新思路，指的是通过外加电场、磁场或改变微波涂层的温度来控制微波涂层的电磁参数，以改变其吸波性能的技术。微波涂层的电磁参数指的是复介电常数和复磁导率，它们是评价微波涂层吸波性能优劣的重要依据。微波涂层的原始电磁参数测试方法众多，常用的有传输/反射法、谐振腔法和自由空间法。这里采用的电控检测方法是基于目前微波涂层电磁参数测量方法中研究最多、应用最广的传输/反射法做出的创新。

传输/反射法的原理是将待测涂层制成样品，置于同轴线或波导中，通过矢量网络分析仪测量样品的散射系数，通过散射系数确定微波涂层的复介电常数。传输/反射法根据涂层样品夹具的不同，又可以分为同轴法、矩形波导法、微带线法等。该测试方法具有频带宽、测试简单、精度较高以及同时适用于矩形波导和同轴系统等优点。

1989年浙江大学的倪尔湖等人利用微波干涉方法、定标技术和比对测量的方法设计了一套用低价仪器高精度测量高损耗材料电磁参数的系统，测量精度不低于用微波矢量网络分析仪所获得的结果，适用于3～40GHz的宽广频段；1998年法国布雷斯特大学的Patrick Qu′eff′elec等人提出采用微带线结构来测量薄膜的电磁参数，测试频率范围为100MHz～10GHz，薄膜厚度为1～10μm，该方法的主要特点是将薄膜材料直接放在微带线的基板上，这使得测量过程更加简单，测量精度更高；2000年希腊材料科学研究所的E.Moraitakis等人采用了通用的等效电路，利用半解析方法对阻抗测试方法进行了分析，并成功测试了沉积在硅片上，厚度仅为150nm的坡莫合金膜的复磁导率，测试频率为200MHz～4 GHz；2000年中国电子科技大学的王琼华等人提出一种新型的用于测试中高损耗材料电磁参数的部分填充试样的矩形波导传感器模型，改善了全填充状态下大部分信号被反射或衰减、传输信号太微弱的情况，测试精度得到提高；2004年德国材料研究所的V.Bekker等人设计出了针对铁磁薄膜复磁导率的终端短路传输线结构，针对电磁波的Q波段、W波段的亚毫米波和毫米波以及更多高频段的涂层电磁参数进行测量；2005年来自美国塔夫斯大学的L.Subramanian等人研制一种准光学测光仪，将涂层样品放置于磁场中，利用返波振荡器(BWO)作为扫描源进行测量，频率范围覆盖了电磁波的Q波段到W波段，且不用更改样品尺寸，十分方便；2006年南京工业大学的冯永宝等人([7]冯永宝，丘泰，沈春英等.一种微波吸收材料反射率的测量方法：中国，ZL200510095601.6[P].2006-06-28)提供一种借助于矢量网络分析仪测量微波吸波材料的同轴法，北京交通大学的姜山等([8]姜山.电磁参数测试系统研究[D].北京：北京交通大学，2006)也做了相关的详细研究；2008年中国电子科技大学的Yunqiu Wu等人([9]Yunqiu Wu，Zongxi Tang，Biao Zhang，Xi He.Electromagnetic Parameters Measurement for Thin Film Materials[J].ICMMT2008 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology，2：627-629，2008)提出采用多层微带传输线作为测量结构，测试误差小于5％，减小了误差；而同校的郭高凤等人([10]郭高凤，李恩，罗明直等.一种吸波材料反射率测量装置：中国，ZL200820064502.0[P].2009-07-01)又于2009年提出一种改进的“弓形法”，可进行不同入射角的反射率测量，角度控制非常方便，且支臂的半径值固定，可减小因半径变化而带来的测试误差，支臂采用“7”字形结构，缩小了体积，减小了天线固定框架带来的散射，提高了测量精度；同年法国原子能研究机构M.Ledieu([11]Ledieu，M.Schoenstein，F.Le Gallou，et al.Microwave permeability spectra of ferromagnetic thin films over a wide range of temperatures[C].Proc IEEE，2009(6)：72)采用了短路微带传输线装置来测量薄膜的复磁导率，频率达到6GHz。