[發明專利]一種提取微波介質基板寬帶連續介電特性的表征方法有效
| 申請號： | 202010099357.5 | 申請日： | 2020-02-18 |
| 公開（公告）號： | CN111308221B | 公開（公告）日： | 2022-03-18 |
| 發明（設計）人： | 蔡龍珠;洪偉;蔣之浩;黃巖 | 申請（專利權）人： | 東南大學 |
| 主分類號： | G01R27/26 | 分類號： | G01R27/26;G06F17/11 |
| 代理公司： | 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204 | 代理人： | 柏尚春 |
| 地址： | 211102 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 提取 微波 介質 寬帶 連續 特性 表征 方法 | ||
1.一種提取微波介質基板寬帶連續介電特性的表征方法，其特征在于：所述方法基于兩條不同長度的直線波導結構，然后通過作差比較兩條直線波導結構的傳輸散射參數的相位和幅度，分別推導和計算出介質基板的介電常數和介質損耗正切值；
所述方法包括如下步驟：
(1)基于長度不同的直線波導結構分別組建測試裝置，所述的測試裝置中直線波導結構的兩端設有高頻微波連接器，通過一組高頻微波連接器固定安裝待測材料的兩端，所述待測材料表面附有金屬銅；
(2)根據測試裝置的設計參數，利用矢量網絡分析儀對兩直線分別進行測試，得到兩者的傳輸散射參數S12的幅值和相位；
(3)對測試所得的長線和短線波導的散射參數相位做差，得到的值并計算有效介電常數εeff和介質基板的介電常數εr；
(4)對測試所得的長線和短線的散射參數幅值做差，計算結構總的損耗αt，導體損耗αc，輻射損耗αr，介質損耗αd和滿足準TEM波假設條件下的介質基板介質損耗正切tanδ，具體如下：
所述導體損耗αc的計算表達式為如下：
其中，特征阻抗中心信號導體的分布串聯電阻地平面的分布串聯電阻T是金屬導體的厚度，集膚效應電阻δ、σ、μ分別是集膚深度、金屬導體電導率、自由空間的磁導率，且K是第一類完全橢圓積分，k′0和k′1是與模k0和k1相關聯的互補模，
S和W分別是不接地共面波導的信號線線寬和縫隙寬度，H是介質基板厚度；
所述輻射損耗αr的計算表達式如下：
其中，輻射因子介質波長所述方法包括建立提取介質基板介電常數εr的理想模型用于消除微波連接器在固定安裝過程中造成的誤差影響，具體步驟如下：
(s1)先建立結構有效介電常數εeff與傳輸相位的關系式，在理想狀態下，對于長度為L的直線，表達式如下：
其中，c和f分別是真空下的光速以及工作頻率；
(s2)建立在有微波連接器及固定安裝誤差影響下的有效長度、有效傳輸相位的關系式，對于兩條長度分別為LLong和LShort的直線，假設其對應的傳輸相位分別為和當用X表示長度L或傳輸相位時，長度和相位關系表示如下：
2Xerror+XLong_M＝XLong,2Xerror+XShort_M＝XShort,得到XLong_M-XShort_M＝XLong-XShort，則長線和短線的相位差表示如下：
其中，Xerror表示連接器和固定安裝引起的長度誤差Lerror和相位誤差XLong_MandXShort_M分別表示長線和短線去除連接器及固定安裝影響后的中間有效值，中間有效值為長度LLong_M，LShort_M和相位
(s3)建立減少微波連接器及固定安裝影響下的有效介電常數表達式，表達式具體如下：
(s4)建立介質基板介電常數εr與所得有效介電常數εeff的關系式，表達式如下：
其中，q是所選結構的填充因子；
所述介質損耗αd的計算表達式如下：
αd＝αt-αc-αr
所述介質基板介質損耗正切tanδ的計算表達式如下：
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