[發明專利]一種適用于曲面材料的復介電常數計算方法

在審

• 申請號: 202211028551.X
• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115420957A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 高沖;彭湘杰;宋兆寧;潘俊文;王培屹;宋鑫;石林峰;李恩
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01R29/10
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

本發明的目的在于提供一種適用于曲面材料的復介電常數計算方法，屬于微波、毫米波材料電磁參數測試計算技術領域。該計算方法根據射線綜合的思路，將待測曲面材料表面的入射電磁波進行射線分解，對每條分解后的射線傳播建立楔形計算模型，從而計算得到放置待測曲面材料前后空間電場的變化，基于空間電場的變化計算出待測曲面材料的復介電常數；并且計算方法中綜合考慮了天線照射范圍內所有電磁場的傳播過程，使得最終的計算結果具有較高的準確性。

技術領域

本發明屬于微波、毫米波材料電磁參數測試計算技術領域，具體涉及一種適用于曲面材料的復介電常數計算方法。

背景技術

復介電常數作為材料本征參數，是分析微波、毫米波傳播特性的核心參數。在進行各類微波器件或電路設計時，包括介質波導、介質天線、介質基板、保護窗、曲面材料和準光學元件等，都需要準確地知道器件或材料的介電常數和損耗角正切。尤其在介質透鏡和柔性電路基板等曲面材料結構的設計和應用中，復介電常數的準確獲取對于具體器件或電路設計的意義更重要。

現有的材料復介電常數測試方法主要有諧振法和傳輸反射法，通常適用于片狀或柱狀等規則材料形式，但是由于曲面材料存在非規則的表面形式，會使入射到材料中的電磁波傳播方向發生偏折，導致電磁場分布變得極為復雜，因此常規的測試方法很難用于準確測試曲面材料的復介電常數。根據可查文獻資料，針對曲面材料的復介電常數計算，一直有國內外的科研人員展開研究，主要有以下三種計算方法。第一，利用聚焦波束對曲面材料進行測試，然后根據測試結果進行計算(Gui Y F,Dou W B,Yin K.Open ResonatorTechnique of Non-Planar Dielectric Objects at Millimeter Wavelengths[J].Progress in Electromagnetics R esearch M,2009,9:185-197.)，但是該方法通常要求樣品表面與高斯波束的波前重合，具有一定的測試局限性；第二，利用聚焦的窄波束天線進行測試，然后根據測試結果進行計算(V aradan V V,Jose K A.In situ microwavecharacterization of nonplanar dielectric objects[J].IEEE Transactions onMicrowave Theory and Techniques,2000,48(3):P.388-394.)，但該方法需要將測試區域的曲面等效為平板材料；第三，利用計算電磁學中的電磁散射理論，如MOM矩量法、幾何光學法等，對曲面材料的電磁散射透射進行復雜的分析計算，進而得出復介電常數。

基于對上述方法的分析，曲面材料復介電常數的計算中仍然存在一定的局限性和問題，也無法滿足現有曲面材料的需求。因此，如何對測試結果實現對曲面材料的復介電常數的準確計算就成為研究方向之一。

發明內容

針對背景技術所存在的問題，本發明的目的在于提供一種適用于曲面材料的復介電常數計算方法。該計算方法根據射線綜合的思路，將待測曲面材料表面的入射電磁波進行射線分解，對每條分解后的射線傳播建立楔形計算模型，從而計算得到放置待測曲面材料前后空間電場的變化，基于空間電場的變化計算出待測曲面材料的復介電常數。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種適用于曲面材料的復介電常數計算方法，包括以下步驟：

步驟1：采用傳輸反射法對待測曲面材料進行測試，將待測曲面材料放置于相對設置的發射天線和接收天線之間；