[發明專利]基于模匹配的單端口同軸線式復介電常數測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201310039847.6
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103149449A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 申發中;冉立新
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種基于模匹配的單端口同軸線式復介電常數測量裝置及方法。

背景技術

測量物質的復介電常數在科學研究和工業生產中具有重要意義，尤其是在射頻微波頻段。隨著電子技術的迅速發展，矢量網絡分析儀的測量頻率范圍越來越大、精度越來越高，基于矢量網絡分析儀的復介電常數頻域測量方法被廣泛研究，其中常用的一種寬帶測量方法是同軸線法，該方法通過測量填充了被測樣品的同軸波導的反射-傳輸系數，根據反射-傳輸系數和樣品的復介電常數之間的數學關系，反演出不同頻率下的復介電常數。傳統的同軸線法要求填充被測樣品的同軸波導中只存在TEM波，這樣數學模型比較簡單，但在實際應用時，需要對不同尺寸的同軸線連接處進行特殊設計，以保證沒有高次模被激勵出來。

發明內容

本發明提供了一種利用終端短路的同軸波導對物質復介電常數進行寬帶測量的方法。

一種基于模匹配的單端口同軸線式復介電常數測量裝置，包括依次相連的同軸電纜接頭、同軸波導段和終端短路金屬板；同軸波導段的橫向尺寸不依賴于同軸電纜接頭的尺寸；同軸波導段工作于多模狀態。

所述的同軸電纜接頭為SMA或N型頭。

一種所述裝置的基于模匹配的單端口同軸線式復介電常數測量方法，步驟如下：

1）校準矢量網絡分析儀，將校準面選為z=-L面，進行校準；

2）測量空的測量裝置的反射系數,獲取從z=-L面到z=0面的等效電長度和同軸波導段的長度d；

3）測量填充了被測樣品的測量裝置的反射系數；

4）根據步驟2）、3）的測量數據進行反演計算，得到被測樣品在不同頻率下的復介電常數：

同軸波導中有TEM、TM和TE三種模式，激勵的高次模只有TM_0m模，同軸波導中的TM_0m模的模函數為Z(ζ_amρ)=J₁(ζ_amρ)+G_amN₁(ζ_amρ)，其中ρ是徑向坐標，J₁和N₁分別是一階的第一類和第二類貝賽爾函數，G_am是比例系數，ζ_am是TM_0m模的橫向傳播函數，突變面處左右兩側分別以下標a和b表示，正問題模型用模式展開為：

Eaρ=Aa0(1+Γa0)(1/ρ)+Σm=1∞AamZ1(ζamρ)]]>