[发明专利]一种宽带电磁特性时域同轴传输线测量方法

说明书

技术领域

本发明属于频域技术领域，尤其涉及的是一种宽带电磁特性时域同轴传输线测量方法。

背景技术

固体可切削材料是微波工程中经常使用的材料，精确知道其电磁特性即介电常数和磁导率是微波毫米波电路设计的前提。但材料生产厂家一般情况下只提供材料的直流或者低频的介电常数和磁导率。随着微波毫米波电路工作频率的提高，依据材料的直流或者低频参数来设计和分析微波毫米波电路会带来较大的误差。因此，微波毫米波电路设计对材料的宽带电磁特性提出迫切需求。材料宽频带电磁特性测试技术主要包括两大类方法即终端开路法和传输线法。这两类方法可获得材料的宽带电磁特性，但都存在不足。终端开路法主要适宜于流体、半流体材料的测量。对于固体材料，由于空气缝隙等的影响，终端开路法测量精度比较差。传输线方法在固体可切削材料宽带电磁特性测试方面的应用最多。但由于厚度谐振问题的存在，传输线方法在谐振频点附近的测量精度很差。因此，截止目前，固体可切削材料宽带电磁特性的测试问题依然没有得到很好解决。

终端开路法将材料置于传输线开口处，利用测得的材料在开口处的反射系数反演计算材料电磁特性。开口同轴探头法具有结构开放、通用性强等特点，特别适合在线、在体非破坏性测量。然而，对于固体材料，由于测试夹具开口处的法兰盘与被测材料间不可避免存有空气缝隙，从而导致测量精度受到很大影响。因此，一般来说，终端开口法主要适宜于流体、半流体材料电磁特性的测试。

传输线方法则是将测量材料加工成形，置于传输线内部，此时传输线的传输特性与被测材料电磁特性相关。基于此，通过测量宽带传输与反射系数可反演得到材料的宽带电磁特性。根据传输线的类型，传输线方法主要包含波导传输线法和同轴传输线法。但无论哪种传输线方法都受谐振问题困扰。当介质样品厚度等于波导半波长的整数倍时，将发生谐振。由于谐振与厚度有关，因此称为厚度谐振。发生厚度谐振时，测量结果将严重偏离真实值。为避免厚度谐振问题，通常的做法是采用极薄样品(要求小于二分之一波导波长，一般取四分之一波导波长)。但极薄样品的采用带来两方面的问题：1)降低了测量精度。理论分析可知，样品越薄测量结果的不确定性越大。2)样品的可加工性和可测试性变差。随着频率的增加，波长越来越短，样品加工、测试的可操作性越来越差，特别是在毫米波波段，加工和测试的难度更大。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种宽带电磁特性时域同轴传输线测量方法。

本发明的技术方案如下：

一种宽带电磁特性时域同轴传输线测量方法，其中，包括以下步骤：

第一步：按照矢量网络分析仪时域门的设置方法，设置时域门(10)，取出第一个脉冲信号，并将时域信号通过傅立叶反变换获得频域测量数据

S11T(ω)=Γ(ω)e-j2β0L1---(1)]]>

式中，Γ(ω)为L1与L两段传输线交界面处电场的反射系数；

第二步：按照矢量网络分析仪时域门的设置方法，设置时域门(20)，取出第一和第二个脉冲，并通过傅立叶反变换获得频域测量数据：