[發明專利]一種材料電磁特性參數無損反射測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201710049312.5
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106707037B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 李路同;楊偉;林志鵬;李睿明;胡皓全;唐璞;何子遠;陳波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 郭受剛

1.一種材料電磁特性參數無損反射測量方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1：利用喇叭天線發射電磁波，介質透鏡將電磁波轉化為平面波；

步驟2：將透鏡和喇叭天線視為一個整體，并用二端口散射矩陣來表征該整體的電磁特性，利用校準方法消除路徑散射誤差以及失配誤差；

步驟3：平面波與平板型介質材料相互作用產生反射波，反射波沿原路徑返回被喇叭天線接收，喇叭天線將接收到的反射波傳輸到矢量網絡分析儀，將校準數據引入得到介質表面的反射系數；

步驟4：將測試得到的介質表面反射系數與理論值進行對比，得到介質材料電磁特性參數；

利用矢量網絡分析儀引入校準方法測量介質材料表面的反射系數，具體包括：

測試狀態一：用矢量網絡分析儀測量無反射物時，透鏡和喇叭天線的反射系數Γ₀，則有：

Γ₀＝S₁₁

測試狀態二：用矢量網絡分析儀測量金屬反射板垂直放置在測試參考面時，透鏡和喇叭天線的反射系數為Γ₁,則有：

Γ₁＝S₁₁+S₁₂·S₂₁e^2jφ+π

其中，φ為透鏡距測試參考面的距離d對應的電長度，j為虛數單位，π為圓周率；

測試狀態三：用矢量網絡分析儀測量被測介質材料垂直放置在測試參考面時，透鏡和喇叭天線的反射系數為Γ₂，則有：

Γ₂＝S₁₁+Γ·S₁₂·S₂₁e^2jφ+π

其中，Γ為被測介質材料表面的反射系數；

基于三種狀態測試得到的反射系數Γ₀、Γ₁、Γ₂，計算得到被測介質材料表面的反射系數Γ：

將測試得到的被測介質材料表面的反射系數Γ與平面波入射介質材料表面反射系數理論值進行比對，得到其介電常數的最優解ε_r，其中，S₁₁為1端口的反射系數，S₁₂為1端口到2端口的傳輸系數，S₂₁為2端口到1端口的傳輸系數，S₂₂為2端口的反射系數。

2.根據權利要求1所述的材料電磁特性參數無損反射測量方法，其特征在于，所述步驟1還包括：

首先，將矢量網絡分析儀的接口與波導同軸轉換結構連接，并用波導校準件對波導同軸轉換結構進行校準，使矢量網絡分析儀的測試參考面為波導口；

然后，將喇叭天線與波導口相連接，透鏡焦點位于喇叭天線的相位中心。

3.根據權利要求1所述的材料電磁特性參數無損反射測量方法，其特征在于，所述步驟1還包括：檢驗透鏡焦點是否位于喇叭天線的相位中心，具體為：

用一塊金屬反射板垂直放置在透鏡的出射面10cm-30cm的位置，并橫向移動，檢驗透鏡焦點是否位于喇叭天線的相位中心，若移動金屬板位置矢量網絡分析儀測得的反射系數S11幅度變化小于0.1dB，則認為透鏡焦點位于喇叭天線的相位中心。

4.根據權利要求1所述的材料電磁特性參數無損反射測量方法，其特征在于，所述步驟2還包括：

將透鏡和喇叭天線視為一個整體，并用二端口散射矩陣來表征其電磁特性，端口1為喇叭天線的波導饋電入射端口，端口2為透鏡的出射面，散射矩陣具體表達式如下：

其中，S₁₁為1端口的反射系數，S₁₂為1端口到2端口的傳輸系數，S₂₁為2端口到1端口的傳輸系數，S₂₂為2端口的反射系數。

5.根據權利要求1所述的材料電磁特性參數無損反射測量方法，其特征在于，所述步驟2還包括：在距離透鏡出射面的預設位置d處設立測試參考面，若在室外測試將透鏡和喇叭天線對準自由空間，若在室內測試將吸波材料放置在透鏡出射面的預設位置，消除背景反射影響。