[发明专利]一种提取微波介质基板宽带连续介电特性的表征方法

权利要求书

1.一种提取微波介质基板宽带连续介电特性的表征方法，其特征在于：所述方法基于两条不同长度的直线波导结构，然后通过作差比较两条直线波导结构的传输散射参数的相位和幅度，分别推导和计算出介质基板的介电常数和介质损耗正切值；

所述方法包括如下步骤：

(1)基于长度不同的直线波导结构分别组建测试装置，所述的测试装置中直线波导结构的两端设有高频微波连接器，通过一组高频微波连接器固定安装待测材料的两端，所述待测材料表面附有金属铜；

(2)根据测试装置的设计参数，利用矢量网络分析仪对两直线分别进行测试，得到两者的传输散射参数S₁₂的幅值和相位；

(3)对测试所得的长线和短线波导的散射参数相位做差，得到的值并计算有效介电常数ε_eff和介质基板的介电常数ε_r；

(4)对测试所得的长线和短线的散射参数幅值做差，计算结构总的损耗α_t，导体损耗α_c，辐射损耗α_r，介质损耗α_d和满足准TEM波假设条件下的介质基板介质损耗正切tanδ，具体如下：

所述导体损耗α_c的计算表达式为如下：

其中，特征阻抗中心信号导体的分布串联电阻地平面的分布串联电阻T是金属导体的厚度，集肤效应电阻δ、σ、μ分别是集肤深度、金属导体电导率、自由空间的磁导率，且K是第一类完全椭圆积分，k′₀和k′₁是与模k₀和k₁相关联的互补模，

S和W分别是不接地共面波导的信号线线宽和缝隙宽度，H是介质基板厚度；

所述辐射损耗α_r的计算表达式如下：

其中，辐射因子介质波长所述方法包括建立提取介质基板介电常数ε_r的理想模型用于消除微波连接器在固定安装过程中造成的误差影响，具体步骤如下：

(s1)先建立结构有效介电常数ε_eff与传输相位的关系式，在理想状态下，对于长度为L的直线，表达式如下：

其中，c和f分别是真空下的光速以及工作频率；

(s2)建立在有微波连接器及固定安装误差影响下的有效长度、有效传输相位的关系式，对于两条长度分别为L_Long和L_Short的直线，假设其对应的传输相位分别为和当用X表示长度L或传输相位时，长度和相位关系表示如下：

2X_error+X_{Long_M}＝X_Long,2X_error+X_{Short_M}＝X_Short,得到X_{Long_M}-X_{Short_M}＝X_Long-X_Short，则长线和短线的相位差表示如下：

其中，X_error表示连接器和固定安装引起的长度误差L_error和相位误差X_{Long_M}andX_{Short_M}分别表示长线和短线去除连接器及固定安装影响后的中间有效值，中间有效值为长度L_{Long_M}，L_{Short_M}和相位

(s3)建立减少微波连接器及固定安装影响下的有效介电常数表达式，表达式具体如下：

(s4)建立介质基板介电常数ε_r与所得有效介电常数ε_eff的关系式，表达式如下：

其中，q是所选结构的填充因子；

所述介质损耗α_d的计算表达式如下：

α_d＝α_t-α_c-α_r

所述介质基板介质损耗正切tanδ的计算表达式如下：