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低损耗材料分离介质谐振器法复介电常数测试
作 者: 许栩
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: 低损耗材料 分离介质谐振器 复介电常数 微波测量
分类号: TM934
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要
当今信息技术高速发展,微波介质材料已经广泛地应用于电子、通信等各个领域中。如微波通信、雷达电子对抗、遥感等系统已大量使用微波介质材料。而在这些应用中都必须准确地知道介质材料的微波特性,因此对介质材料电磁参数进行测量具有重要的意义。本文研究主体是介质谐振器测试介质基片的复介电常数和分离介质谐振器测试薄膜的复介电常数。在分析测试原理并推导了复介电常数的计算公式的基础上,利用矢量网络分析仪、介质谐振器、截止闭腔测试夹具以及其它辅助系统组建了测试系统,最后进行了误差源分析。由矢量网络分析仪对介质谐振器和分离介质谐振器进行测量,根据加载被测材料前后的谐振频率和品质因数,计算出相对介电常数εr’和损耗角正切tanδ。本课题的主要工作包括:通过对国内外相关测量技术的分析,根据实际情况,确定了介质谐振器和分离介质谐振器测试方法;分析了介质谐振器基本理论;建立了合适的介质谐振器测试模型;推导了复介电常数的计算公式。分析了系统的可行性;对系统的各个部件进行了测试分析;组建了测试系统。用matlab语言编辑程序对测得的谐振频率和品质因数进行处理,并分析系统测试误差的成因。实验中采用本系统对低损耗介质基片和薄膜材料的测试取得了较为满意的结果,本文提出的介质谐振器和分离介质谐振器法测量低损耗材料的复介电常数技术可对多种材料进行测量,具有较强的实用性。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-8 第一章 绪论 8-14 1.1 电介质的复介电常数 8-9 1.2 国内外研究动态 9-10 1.2.1 谐振法 9-10 1.2.2 传输线终端法 10 1.2.3 传输法 10 1.3 分离介质谐振器复介电常数测量方法简介 10-11 1.4 本课题的意义、来源及研究内容 11-12 1.5 论文结构 12-13 1.6 本章小结 13-14 第二章 介质谐振器的基本理论 14-28 2.1 圆柱介质波导的理论分析 14-19 2.1.1 圆柱介质波导的场分布 15-18 2.1.2 圆柱介质波导的截止条件 18-19 2.2 截止开腔中介质谐振器的谐振频率 19-24 2.2.1 截止开腔中TE 模介质谐振器的谐振频率 20-22 2.2.2 截止开腔中TM 模介质谐振器的谐振频率 22-24 2.3 截止闭腔中介质谐振器的谐振频率 24-26 2.4 介质谐振器的品质因数 26-27 2.5 本章小结 27-28 第三章 介质谐振器测试低损耗材料复介电常数的原理与设计 28-44 3.1 介质谐振器介质基片复介电常数测试原理 28-39 3.1.1 相对介电常数ε_r' 的求解 29-32 3.1.2 损耗角正切tan δ的求解 32-36 3.1.3 金属短路板表面电阻的确定 36-38 3.1.4 品质因数的测量 38-39 3.2 TE 型介质谐振器的设计 39-43 3.2.1 介质谐振器的仿真 39-42 3.2.2 介质谐振器的设计 42-43 3.3 本章小结 43-44 第四章 分离介质谐振器法测试复介电常数的原理与设计 44-55 4.1 分离介质谐振器复介电常数测试原理 44-51 4.1.1 相对介电常数ε_r' 的求解 45-47 4.1.2 损耗角正切tan δ的求解 47-51 4.2 TE 型分离介质谐振器的设计 51-54 4.2.1 分离介质谐振器的仿真 51-54 4.2.2 分离介质谐振器的设计 54 4.3 本章小结 54-55 第五章 测试系统的组建及测试步骤 55-63 5.1 测试夹具的研制 55-58 5.1.1 测试装置的组建 55-57 5.1.2 耦合系统的设计 57-58 5.2 测试系统的组建 58-59 5.3 测试步骤 59-62 5.3.1 模式的选取和识别 60-61 5.3.2 具体测试步骤 61-62 5.4 本章小结 62-63 第六章 测试结果及误差分析 63-68 6.1 测量结果 63-65 6.2 系统误差源的确定 65-67 6.2.1 介电常数的误差源 65-66 6.2.2 损耗角正切的误差源 66-67 6.3 本章小结 67-68 第七章 结论 68-69 致谢 69-70 参考文献 70-72 在学期间的研究成果 72-73
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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 集中参数、分布参数的测量及仪表
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