[发明专利]一种材料电磁参数测试的方法及用于材料电磁参数测试的多值性问题解决办法

摘要

本发明提出了一种基于自由空间法进行材料电磁参数测试的方法和一种用于材料电磁参数测试的多值性问题解决办法。一种基于自由空间法进行材料电磁参数测试的方法，包括：步骤(一)、初始n值的计算，步骤(二)、后续所有n值的计算。本发明的对材料电磁参数测试中多值性问题的解决方法对待测样品的厚度没有特殊要求；对测试的起始频率无特殊要求；避免了群时延法对所有频点进行的繁琐的迭代求解；可适用于微波毫米波尤其适用于太赫兹波段自由空间法材料电磁参数测试。

主权项

一种基于自由空间法进行材料电磁参数测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(一)、初始n值的计算：首先采用相位‑群时延法计算测试带宽的第一个频点f₀对应的n，在工作频点f₀时，n从零开始依次循环，加1递增，在当前循环下，n是已知的，根据式(10)～(13)计算当前介电常数ε_r和磁导率μ_r，${\mathrm{\μ}}_r=\frac{1+\mathrm{\Γ}}{1-\mathrm{\Γ}}\·j\frac{1}{d}\ln \left(\frac{1}{T}\right)\·\frac{\mathrm{\λ}}{2\mathrm{\π}}---\left(10\right)$${\mathrm{\ϵ}}_r=-\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_r}{\[\frac{\mathrm{\λ}}{2\mathrm{\π}d}\ln \left(\frac{1}{T}\right)\]}^2---\left(11\right)$并按照式(17)计算电磁波通过样品的理论群时延数值，${\mathrm{\τ}}_{cal}=d\frac{d}{df}\sqrt{\frac{{\mathrm{\ϵ}}_r{u}_r{f}^2}{c^2}}=\frac{1}{c^2}\frac{{\mathrm{f\ϵ}}_r{u}_r+f^2\frac{1}{2}\frac{d\left({\mathrm{\ϵ}}_r{u}_r\right)}{df}}{\sqrt{\frac{{\mathrm{\ϵ}}_r{u}_r{f}^2}{c^2}}}d---\left(17\right)$或者，群时延通过散射参数校准之后，待测样品两端的S21的相位φ计算得到，计算公式如式(18)，${\mathrm{\τ}}_{mea}=-\frac{1}{2\mathrm{\π}}\frac{d\mathrm{\φ}}{df}---\left(18\right)$步骤(二)、后续所有n值的计算：初始n值计算后，按照虚部补偿法进行计算后续所有的n值，虚部补偿以周期性变化的S21相位为n取值的判断依据，具体为：从频率第二个点m≥2开始，当测量频率升高时，即f_m＜f_m+1，若有phase(S21(f_m))＞phase(S21(f_m+1))，则知S21的相位部分发生了周期性的变化，此时，频率f_m+1所对应的n值相应的加1，即n＝n+1。