[发明专利]一种基于矩形谐振腔的电磁参数测量方法

说明书

本发明公开了一种基于矩形谐振腔的电磁参数测量方法，复介电常数与复磁导率是描述材料电磁特性的重要参数，矩形谐振腔相比其他谐振腔相比，具有结构简单，计算方便的优点，且矩形谐振腔谐振频率与复介电常数与复磁导率的实部呈线性关系，品质因数的倒数与复介电常数和复磁导率的虚部呈线性关系。因此，利用标定线性系数的方法对材料的电磁参数进行测量。采用线性系数标定的方法进行材料电磁参数的测量。本发明无需对网络分析仪进行复杂的校准，可以有效减少测量时间；无需对谐振腔进行特殊加工，有效的降低了测量成本；利用已知电磁参数的材料进行线性系数的标定，可以有效提高测量精度。

技术领域

本发明涉及一种基于矩形谐振腔的电磁参数测量方法，属于微波测试技术领域，具体涉及微波材料电磁参数测量技术。

背景技术

随着科技的进步与5G技术的提出，电子设备正在向着高频化、集成化、轻量化与高速传输方向发展，该趋势促进了高频、高性能微波材料的发展。复介电常数与复磁导率是描述材料电磁特性的重要参数，同时也影响着电磁波传播速度、工作波长、功率损耗，因此，在使用微波材料时，必须对其电磁参数进行测量。

在微波频段内，材料的电磁参数测量方法一般可分为两类：一类是非谐振法，包括自由空间法、传输线法等；另一类是谐振法，主要通过各种形式的谐振腔来实现材料的电磁参数的测量。本发明属于谐振法的一种，其主要原理是依据谐振腔谐振频率与复电磁参数实部、谐振腔品质因数的倒数与复电磁参数虚部之间的线性关系，利用已知电磁参数材料对线性系数进行标定，实现电磁参数的测量。

发明内容

本发明目的是为了解决电磁参数测量问题，提出一种基于矩形谐振腔的电磁参数测量方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下方案：一种基于矩形谐振腔的电磁参数测量方法，本方法的实施过程如下：

步骤1)：建立谐振腔谐振参数与复电磁参数之间的关系表达式；

谐振腔谐振频率与复介电常数实部、复磁导率实部，谐振腔品质因数倒数与复介电常数虚部、复磁导率虚部之间存在线性关系。因此，通过线性系数标定的方法，利用谐振腔谐振参数表征待测材料的复电磁参数：

其中，ε’为复介电常数的实部；ε”为复介电常数的虚部；μ’为复磁导率的实部；μ”为复磁导率的虚部；f为谐振频率，Q为品质因数，下标0表示空腔状态下的参数，下标s表示插入待测材料后谐振腔的谐振参数；V₀为谐振腔体积；V_s为待测材料体积；V_c表示腔体的体积；A和B分别为待定系数。

步骤2)：搭建微波检测系统；

该检测系统包括：矢量网络分析仪(1)、同轴电缆(2)、耦合短路板(3)、标准矩形波导WR-90(5)和矩形谐振腔(6)；标准矩形波导WR-90(5)通过同轴电缆(2)与矢量网络分析仪(1)连接；耦合短路板(3)、标准矩形波导WR-90(5)与矩形谐振腔(6)通过螺栓孔(4)相连接。矩形波导管(1)为矩形谐振腔(6)的中心结构，在矩形波导管(1)水平方向的中心位置处开有圆形孔即复介电常数测量孔(8)，复介电常数测量孔(8)用来测量复磁导率；在矩形波导管(1)垂直方向的中心位置处开有圆形孔即复磁导率测量孔(7)，复介电常数测量孔(8)和复磁导率测量孔(7)作为待测材料的放置孔，分别用来测量复磁导率与复介电常数。

步骤3)：复电磁参数的测量；