[发明专利]自由空间终端短路材料高温复介电常数温度分层匹配算法

摘要

本发明提出了一种自由空间终端短路材料高温复介电常数温度分层匹配算法，属于微波毫米波电介质材料复介电常数测试技术领域，本发明基于自由空间终端短路法，将高温状态下的待测材料按温度梯度分布作纵向分层处理，采用温度分布线性插值的方法推导出各层温度及其对应的复介电常数表达式，利用分层后形成的级联网络建立单端口散射参数与各层复介电常数的关系，通过矢量网络分析仪测试单端口散射参数进而获得实际温度下介质材料的复介电常数，采用上述方案，能够更为精确地进行材料复介电常数高温测试，通过建立温度分层匹配算法，减小了材料在高温状态下其内部温度不均匀分布引入的测试误差。

主权项

一种自由空间终端短路材料高温复介电常数温度分层匹配算法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：对测试系统进行自由空间单端口校准；步骤2：加载待测平板材料，待测平板材料厚度为l，其横向尺寸大于点聚焦透镜天线3倍焦斑，待测平板材料紧贴金属发热平台并使待测平板材料上表面作为测试参考面；步骤3：利用金属发热平台对待测平板材料进行加热，测量出待测平板材料上、下两侧的温度T_(上)和T_(下)，易知T_(上)≤T_(下)；步骤4：当待测平板材料上、下两侧的温度差在允许范围ΔT内即T_(下)‑T_(上)≤ΔT时，近似认为待测平板材料温度恒为T_(下)，利用矢量网络分析仪测量待测平板材料上表面处的反射系数S₁₁，根据公式计算出温度T_(下)对应的待测平板材料的相对复介电常数ε_r，其中γ₀为自由空间中的传播常数，γ₀＝j2π/λ₀，λ₀为自由空间波长；步骤5：继续加热，当待测平板材料上、下两侧的温度差达到ΔT临界状态时，记录上、下侧测试温度T_(上)和T_(下)，并将该临界状态下的T_(下)记为T_c；此时仍将待测平板材料当作一层，由步骤4得到T_c对应的相对复介电常数ε_rc；步骤6：继续加热，当上、下两侧的温度差超出ΔT后，将待测平板材料按纵向温度分布在垂直于金属发热平台方向分为N层，第一层紧贴加热平台，其温度为T₁，对应的相对复介电常数为ε_r1；第N层的温度为T_N，对应的相对复介电常数为ε_rN，每层厚度均为d＝l/N；步骤7：继续加热使得T_(上)＝T_c，此时有T_N＝T_c，ε_rN＝ε_rc；以T_c对应的相对复介电常数ε_rc为基准，通过引入第一层温度T₁及其对应的复介电常数ε_r1并结合层数N，对分层后各层材料温度值和相对复介电常数值进行插值计算得到每层的温度T_n及复介电常数ε_rn，进一步由各层厚度d及复介电常数ε_rn得到各层材料的传输矩阵，结合传输矩阵的级联特性及传输参数与散射参数的转换关系，通过测量S₁₁并代入解出第一层材料的复介电常数ε_r1，进而获得其余各层材料不同温度下的复介电常数；从低温向高温逐一变温测试得到不同的温度分层状态，即更精确地得到高温时实际温度下材料的复介电常数。