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平板介质材料复介电常数单反射法变温测试

作　者: 唐晓明
导　师: 李恩
学　校: 电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 复介电常数 单反射法 聚焦透镜天线 变温测试 单端口网络 SOL校准
分类号: TN804
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
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内容摘要


微波介质材料如今已被广泛应用于雷达、通信、微波遥感遥测、制导等各个领域。众所周知,飞行器和制导武器在高速飞行时,它们的介质天线罩等部位与空气摩擦,经气动加热,其表面温度波动剧烈,温度从负几百摄氏度到几千摄氏度不等。那么,天线罩表面温差,对电磁波传输性能有多大影响呢?国内外对此领域都做了大量的研究工作,并已广泛应用于实际当中,如高速飞行的航天飞机如何实现与地面控制中心通信、高速飞行的制导武器如何完成制导等问题已得到很好的解决。这些问题的解决离不开对微波材料电磁特性随温度变化规律的掌握和应用。复介电常数是描述微波材料电磁特性最重要的参数之一,对于非磁性介质,有μ≈μ0,故通常对材料的复介电常数进行变温测试。纵观国内外文献,就自由空间法测试材料复介电常数,传输/反射法用的居多,且测试系统和校准技术比较成熟,但对于使用单反射法对材料进行变温测试的文献资料相对较少。本文就是基于单反射法对材料的复介电常数实现变温测试。此方法的优点明显:测试系统对样品加热易于实现;标准件少且易制作,校准过程方便;待测网络为单端口,系统误差项少(只有3项,而二端口网络有12项系统误差),测试精度较高。本文主要工作一是建立单反射法的物理和数学模型,完成单反射法测试原理的理论分析;二是完成点聚焦透镜圆锥喇叭天线的研制;三是完成温度控制装置的研制;四是完成测试系统的搭建;五是分析误差来源、建立单端口网络误差模型,实现SOL校准。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 引言  10-15
  1.1 材料变温测试的意义  10-11
  1.2 材料变温测试技术国内外研究动态  11-12
    1.2.1 网络参数法  11
    1.2.2 谐振腔法  11-12
  1.3 自由空间法的优点  12-13
  1.4 本课题的意义、特点及主要工作  13-15
第二章 单反射法测试原理  15-22
  2.1 材料电磁参数  15-16
  2.2 单反射法理论  16-22
第三章 点聚焦透镜圆锥喇叭天线的研制  22-41
  3.1 理论分析  22-29
    3.1.1 透镜天线的结构、分类  22-23
    3.1.2 介质透镜的工作原理  23-26
    3.1.3 圆锥喇叭的设计  26
    3.1.4 点聚焦透镜天线横向分辨率（即焦斑）的估算  26-29
  3.2 聚焦天线仿真及结论  29-37
    3.2.1 仿真  29-36
    3.2.2 分析与结论  36-37
  3.3 点聚焦透镜天线的测量  37-41
    3.3.1 焦距的测量  37-38
    3.3.2 焦斑的测量  38-40
    3.3.3 天线驻波的测量  40-41
第四章 温度控制装置的设计  41-54
  4.1 欧陆2604可编程温度控制仪  41-51
    4.1.1 电气连接  42-46
    4.1.2 功能块及软连线  46-49
    4.1.3 报警  49
    4.1.4 回路设置  49-51
  4.2 温度控制原理  51-54
第五章 测试系统  54-61
  5.1 测试系统的组成  54-59
    5.1.1 网络分析仪VNA（Vector Network Analyzer）  54-55
    5.1.2 模式转换器  55
    5.1.3 校准件  55-56
    5.1.4 待测样品  56
    5.1.5 加热平台  56-57
    5.1.6 天线支撑系统  57-58
    5.1.7 计算机  58
    5.1.8 测试软件  58
    5.1.9 吸波材料  58-59
  5.2 测试系统的搭建  59-61
第六章 系统校准  61-68
  6.1 单端口网络误差及误差模型  61-64
    6.1.1 单端口网络误差  61-63
    6.1.2 单端口网络的误差模型  63-64
  6.2 单端口网络误差项的修正  64-66
  6.3 SOL校准件的要求  66-67
    6.3.1 反射标准件  66
    6.3.2 匹配负载  66-67
  6.4 单反射法变温测量系统的SOL校准过程  67-68
第七章 测试结果及误差分析  68-85
  7.1 测试结果  68-80
    7.1.1 响应校准测试结果  68-71
    7.1.2 SOL校准测试结果  71-77
    7.1.3 测试结果对比  77-80
  7.2 误差项的分析  80-82
  7.3 测量不准确度引入的误差  82-85
第八章 结论  85-86
致谢  86-87
参考文献  87-90
附录 测试误差的推导  90-93
在学期间的研究成果及论文发表情况  93-94

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 一般性问题 > 材料
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