[发明专利]一种薄片材料复磁导率测量方法和装置

说明书

本发明实施例提供一种薄片材料复磁导率测量方法和装置，该方法包括：将微带线的接地板和导带间的介质层内依次设有第一空气区域、待测样品放置区和第二空气区域，在所述待测样品放置区填充待测薄膜材料；基于传输反射法获取微带线二端口的特征阻抗和传播常数，并基于材料电磁参数与所述特征阻抗和传播常数的关系获取微带线二端口相对介电常数，基于所述相对介电常数获取所述待测薄膜材料的复磁导率。基于宽频测试过程中测量加入样品后的S参数，利用传输反射法求出填充待测薄膜材料后微带线的特征阻抗，根据电磁参数与特征阻抗关系求解出微带线二端口相对介电常数，再求解出测试频段范围下的复磁导率，具有测试频带宽，重复性强、结构简单等特点。

技术领域

本发明实施例涉及材料电磁参数测量应用技术领域，尤其涉及一种薄片材料复磁导率测量方法和装置。

背景技术

随着通讯技术的高速发展，微波器件朝着小型化、超宽带、低损耗方向发展，磁性薄膜在电子器件的使用越来越多，比如在薄膜电感器、薄膜传感器、薄膜干扰抑制器和高密度磁记录再生磁头等高频磁性器件的应用，利用这些磁性薄膜的前提是准确知道所用磁性材料的基本电磁参数，因此，能够在宽屏下准确测量磁性薄膜的磁导率具有重要意义。

微带线具有结构简单易于加工、测量频率范围宽且样品易于放置等特点，目前利用微带线测量材料的磁导率主要是通过微带线短路法，此方法的原理是通过测量反射系数来计算基片的介电常数，再求出磁导率，但其计算方法假设加入磁性薄膜后有效介电常数不变，从而不适用于介电常数较大的磁性薄膜测量，如需避免这个误差要将薄膜磁化饱和，使得测量变得复杂，并且此计算方法还需测量材料的饱和磁化强度以及各向异性场从而得到相似系数。所以，该方法测量薄膜的磁导率操作及其繁琐，且测量误差较大。

发明内容

本发明实施例提供一种薄片材料复磁导率测量方法和装置，用以解决现有技术中测量薄膜的磁导率操作及其繁琐，且测量误差较大的问题，具有测试频带宽，重复性强、结构简单等特点。

第一方面，本发明实施例提供一种薄片材料复磁导率测量方法，包括：

将微带线的介质层分为第一空气区域、待测样品放置区域和第二空气区域，将待测薄膜材料样品置于所述待测样品放置区，使微带线两端构成一个二端口网络；

基于传输反射法获取微带线的二端口网络的特征阻抗和传播常数，并基于材料电磁参数、所述特征阻抗和所述传播常数的关系获二端口网络的总相对介电常数，并基于所述总相对介电常数以及微带线中第一空气区域、第二空气区域和待测样品放置区的电容关系获取待测薄膜材料样品的复介电常数，基于所述复介电常数获取所述待测薄膜材料样品的复磁导率。

第二方面，本发明实施例提供一种薄片材料复磁导率测量装置，包括微带线和矢量网络分析仪；

所述微带线包括接地板以及位于所述接地板上方的导带，所述导带和所述接地板间的介质层内依次设有第一空气区域、待测样品放置区和第二空气区域；所述待测样品放置区用于放置待测薄膜材料样品；

所述矢量网络分析仪连接所述微带线的两端，所述矢量网络分析仪用于在待测薄膜材料样品放置在待测样品放置区时，基于传输反射法获取微带线的二端口网络的特征阻抗和传播常数，并基于材料电磁参数、所述特征阻抗和所述传播常数的关系获二端口网络的总相对介电常数，并基于所述总相对介电常数以及微带线中第一空气区域、第二空气区域和待测样品放置区的电容关系获取待测薄膜材料样品的复介电常数，基于所述复介电常数获取所述待测薄膜材料样品的复磁导率。

本发明实施例提供的一种薄片材料复磁导率测量方法和装置，基于宽频测试过程中测量加入样品后的S参数，利用传输反射法求出填充待测薄膜材料样品后微带线的特征阻抗，再计算出此时整个微带线的介电常数和磁导率。利用微带线样品区域和空气区域的串联电容的关系，求解出待测样品的复介电常数，根据复介电常数与复磁导率的对偶关系，求解出测试频段范围下的复磁导率，具有测试频带宽，重复性强、结构简单等特点。