AV-40G型微波介质材料电磁特性参数测试系统

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闭腔谐振法测试微波介质陶瓷介电参数.

收稿日期:2003212208.作者简介:周东祥(19412),男,教授;武汉,华中科技大学电子科学与技术系(430074).E 2mail :Zhou -Dx @基金项目:国家高技术研究发展计划资助项目(2001AA325110);湖北省科技攻关计划资助项目(2002AA101C01).闭腔谐振法测试微波介质陶瓷介电参数周东祥　胡明哲　姜胜林　龚树萍(华中科技大学电子科学与技术系,湖北武汉430074)摘要:研究用闭腔谐振法测量微波介质陶瓷介电参数的方法,采用TE 01δ模,开波导法研究了闭腔谐振器的谐振频率和导体的表面损耗,并由此计算了材料的微波介电常数、微波介电损耗,研究了谐振频率、介电损耗随体系结构参数的变化.研究证明开波导法的采用和此计算模型对体系谐振频率的计算误差小于5%.低损耗介质基片的采用不但可降低体系的谐振频率,还可有效提高金属板的品质因子,减小测量误差.关　键　词:闭腔;介电参数;TE 01δ模;介质谐振器中图分类号:TB973 文献标识码:A 文章编号:167124512(2004)0820050204Microw ave measurement of dielectric properties of ceramicsby the closed cavity resonator methodZhou Dongxiang Hu M i ngz he Jiang S hengli n Gong S hupi ngAbstract :Microwave measurement of dielectric properties of ceramics by the closed cavity resonator method was discussed.By working in TE 01δmode ,the resonant frequencies and the conductor surface loss were studied using DWM theory.Based on the analysis ,the microwave dielectric constant and dielectric loss of the material were calculated.The relationships among the resonant frequency ,dielectric loss and the struc 2ture of the cavity were studied.The results were verified by comparing with other experiments ,and a total error with less than 5%was achieved.With the low 2loss dielectric substrate being presented ,the resonant frequency of the system was suppressed while the Q value of the conductor increased.K ey w ords :closed cavity ;dielectric properties ;TE 01δmode ;dielectric resonatorZhou Dongxiang Prof.;Dept.of Electronics Sci.&Tech.,Huazhong Univ.of Sci.&Tech.,Wuhan430074,China. 随着多种低损耗、高介电常数、高温度稳定性的微波介质陶瓷材料的发展,微波介质陶瓷介电参数的测量成为材料性能评价及器件设计中的重要环节.目前的介质测试通常采用介质谐振法,它又可分为开式腔法[1]和闭式腔法[2],其中由于闭式腔法不但可有效防止电磁能的辐射,提高无载品质因数,而且可为谐振频率温度系数的测试带来方便.因而本研究采用了介质体在屏蔽腔中谐振的方法来测量低损耗、高介电常数材料的复介电常数.其中高介电常数材料放置于低损耗、低介电常数的聚四氟乙烯基片上,使得电磁场在介质试样内为传输模式,在试样外的空气介质和基片内为截止模式,这样介质试样外的电磁能可以尽量小,从而使体系有很高的能量填充系数.采用TE 01δ模不但可避免介质试样与基片之间、基片与导电板之间以及上下导电板与侧壁之间的缝隙耦合电容,还可使该体系有较高的无载Q 值.1　测试原理本研究计算模型为开波导法,它是一种常用的计算介质谐振器的二阶近似方法[3].图1所示为闭腔测试的结构模型图,并作如下几点假设:介质试样各向同性;介质垫片无损耗;整个器件工作第32卷第8期华　中　科　技　大　学　学　报(自然科学版) Vol.32　No.82004年　8月 J.Huazhong Univ.of Sci.&Tech.(Nature Science Edition ) Aug.　2004于TE 01δ模.图1　闭腔谐振法测试微波介质陶瓷结构示意图谐振时把整个结构分为5个区域,绝大部分的电磁能储存于区域Ⅱ中,区域Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ中为衰减场,并忽略区域Ⅴ中的双重衰减场.针对TE 01δ模进行研究,并设空气、基片及介质试样的磁导率均为μ0(4π×10-7H/m ).对于图1所示的模型,由于轴向磁场分量与角分量θ无关,根据亥姆霍兹波动方程[4],可求得非零电磁场分量为:H z 1=A 1J 0(k r r )sinh α1(z +h 1+h 2);H z 2=A 2J 0(k r r )cos (βz +<);H z 3=A 3J 0(k r r )sinh α3(h 2+h 3-z );H z 4=A 4C 0(p r r )cos (βz +<),(1)式中,A 1,A 2,A 3,A 4及<为待定系数,它们可由介质谐振器界面上的连续性边界条件导出;J 0(・)为第一类零阶贝塞耳函数;k r ,p r 为径向波数;β为轴向传播常数;α1,α3为轴向衰减常数;且k 2r =εr k 20-β2;p 2r =β2-k 20;α21=k 2r -ε1k 20;α23=k 2r-k 20;k 2=ω2ε0μ0.另外,　C 0(p r r )=[J 0(k r r 1)/K 0(p r r 1)]{K 0(p r r )-[K ′0(p r r 2)/I ′0(p r r 2)]I 0(p r r )},式中,r 1,r 2分别代表试样及腔体半径;K 0(・)为第二类零阶修正贝塞耳函数;I 0(・)为第一类修正贝塞耳函数[5].各区域中电磁场的其余分量可由麦克斯韦方程组求得:E θi =(j ωμ0/k 2t )(5H zi /5r );H ri =(1/k 2t )[52H zi /(5r 5z )],(2)以及E ri =E zi =H θi =0,式(2)中,i =Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ.k t =k r (i =Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ),k t =p r (i =Ⅳ).再由边界连续条件:a .在Ⅰ区、Ⅱ区交界处可得α1coth (α1h 1)=βtan (βh 2-<); b .在Ⅱ区、Ⅲ区交界处可得α3coth (α3h 3)=βtan (βh 2+<).(3)另一个连续性方程可由介质谐振器边界处(r =r 1)容抗匹配条件给出:Y + Y =0,(4)式中, Y =H z 4/E θ4|r =r 1,Y χ=-H z 3/E θ3|r =r 1.由方程(1),(2)及(4)即可得出　J ′0(k r r 1)/(k r J 0(k r r 1))+[K 1(p r r 1)-CI 1(p r r 1)]/{p r [K 0(p r r 1)+CI 0(p r r 1)]}=0,(5)式中C =K 1(p r r 2)/[I 1(p r r 2)].该谐振器的介质基片材料可采用低介电常数材料,如聚四氟乙烯,其介电参数为ε1=2.05,已知体系的谐振频率f 0后,用数值迭代法解超越方程组(3)和(5)即可得陶瓷材料的介电常数εr .经验证,一般可以用不超过6次的迭代求得该谐振器材料的介电常数.2　介电损耗假定基片是无损耗的,整个体系的无载Q 值可写为　Q 0=ωW tot /P tot =ω0(W spec +W matrix +W air3+W air4)/(P walls +P spec ),(6)式中,W tot 代表谐振时体系中总存储的电磁能;P tot 则代表一周期内介质谐振器内的平均能耗.W tot 包括待测试样、介质基片以及空气中存储的电磁能,P tot 则包括待测试样中的介质损耗以及腔壁中的导体损耗.其中介质试样的损耗功率又可表示为　P spec =(ω0ε0εr tanδ/2)・∫V s pec|E 2(θ)|2d V =ω0tan δW spec ,代入式(6)后整理得:tan δ=(1+A )/Q 0-B ,(7)式中,A =(W matrix +W air3+W air4)/W spec ;B =P walls /(ω0W spec ).对于由金属壁引发的导体损耗则包括上、下板的损耗及区域Ⅳ中的边壁损耗.P walls =12∫sR s |H tan |2d S ,式中H tan 代表金属壁上的切向磁场,它是诱发表面电流密度的因素,代入切向场分量后上式可写为　P walls =P endplates +P sidewalls =12∫s R s |H r 1|2d S +12∫sR s |H r 3|2d S +12∫sR s|H z 4|2d S.(8) 在微波频率下,金属壁引起的损耗近似与表面阻抗的实部有关,即R s =1/(δσ)[6],式中δ=2/(ω0μ0σ),表示微波频率时金属表面电流的15第8期周东祥等:闭腔谐振法测试微波介质陶瓷介电参数趋肤深度;σ为电导率.δ及σ可由空腔时TE 011模的谐振频率及品质因素算出,这里根据文献[6]取σ=91%.另外由前述场方程可分别求得上述分量如下:W i =ε0εi 2∫V i|E i (θ)|2d V ,(9)式中,W i ,εi ,V i ,E i 分别代表第i 区(i =Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)中存储的电磁能、相对介电常数、体积和角向电场分量.将式(8)和(9)代入式(7)中,即可求得介质材料的介电损耗.3　模拟结果及讨论图2为体系谐振频率随介质基片归一化厚度图2　基片归一化厚度对谐振频率的影响ε1=2.05ε0,h 3=3mm ,h 2=3mm ,r 1=6mm ,r 2=15mm的变化关系,它与上盖板到试样上表面归一化距离的变化对体系谐振频率的影响有类似的规律,但由于介质基片的介电常数大于空气的介电常数,因此介质基片厚度h 1对频率的影响略大于h 3.例如当ε1=8.05,h 1从0.1mm 到0.6mm ,f 0的变化率为0.2GHz/mm ,而h 3从0.1mm 到0.6mm ,f 0的变化率为0.19GHz/mm .因此对h 1的测量比对h 3的测量更为重要.另外对于80<εr <100的材料,h 1及h 3对体系的调节范围分别为10.78%和10.32%.实际上当h 1,h 3≥1.2h 2时,它们对频率的影响就已经饱和了.本研究还就r 2趋于无穷大,ε1=2.05ε0时,对于特定结构的谐振器谐振频率进行计算,并与文献[7,8]的结论进行了比较,结果表明本文的计算误差在1%～5%之间.图3表示由体系的谐振频率可对应计算出试样的介电常数.整个计算过程中随h 2的变化均保持试样长径比为0.5,从图中可以看到当试样尺寸较小时(例如试样长3mm ,直径6mm ,εr 为80时,f 0=6.073GHz ),谐振频率较大,易引起较大的导体损耗;但若试样尺寸较大,则频率变化率也较大,易引入较大误差.图3　不同尺寸试样介电常数与谐振频率的关系ε1=2.05ε0,h 1=3mm ,h 3=3mm ,r 1=2h 2,r 2=15mm图4为计算的介质品质因子与导体品质因子随h 1的变化关系,并且它与介质品质因子及导体品质因子随h 3的变化规律类似.这里假定测量的器件的品质因子为Q u =5000.可以发现随h 1(或h 3)的增加导体损耗迅速减小,介质的品质因子越来越趋近于测量值,这与整个体系的品质因子公式Q -1u =Q -1d +Q -1c 非常符合.另外介质基片的作用h 1对损耗的影响大于h 3.虽然减小金属损耗对于低损耗介质材料的测量是至关重要的,但h 1(或h 3)的值并非越大越好,因为对于图示结构,当h 1>6.5mm ,h 3>7.0mm 时金属板损耗值已趋近于饱和,而且当h 1+2h 2+h 3>λ0/2时,介质谐振器将处于漏模状态,体系品质因子将急剧下降[9].图4　试样品质因子(Q d )与导体品质因子(Q c )随h 1的变化关系(假定Q u =5000)εr =98.71ε0,ε1=2.05ε0,h 3=3mm ,h 2=3mm ,r 1=6mm ,r 2=15mm ,σ=91%图5示出了基片介电常数对金属板品质因子的贡献.当80<εr <100随ε1从1到9变化,金属板的品质因子可提高15%,谐振频率降低0.67%,这对低损耗材料的测量及提高整个器件25 华　中　科　技　大　学　学　报(自然科学版) 第32卷的品质因子是非常重要的.图5　导体品质因子(Q c )与基片介电常数(ε1)的关系h 1=3mm ,h 3=3mm ,h 2=3mm ,r 1=6mm ,r 2=15mm ,σ=91%参考文献[1]Hakki B W ,Coleman P D.A dielectric resonatormethod of measuring inductive capacities in the mil 2limeter range.IRE Trans.Microwave Theory Tech.,1960,6:402～410[2]G eyer R G ,K abos P ,Jarvis J B.Dielectric sleeve res 2onator techniques for microwave complex permittivity evaluation.IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,2002,51:383～392[3]Itoh T ,Rudokas R.New method for com puting theresonant frequency ofdielectric resonator.IEEETrans.Microwave Theory Tech.,1977,25:52～54[4]Maystre D ,Vincent P ,Mage J C.Thoretical and ex 2perimental study of the resonant frequency of a cylin 2drical dielectric resonator.IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,1983,31:844～848[5]Zaki K A ,Atia A.Modes in dielectric 2loaded waveg 2uides and resonators.IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,1983,31:1039～1045[6]K obayashi Y ,Latoh M.Microwave measurement of di 2electric properties of low 2loss materials by the dielectric rod resonator method.IEEE Trans.Microwave Theo 2ry Tech.,1985,33:586～592[7]Fiedziuszko S ,Jelenski A.The influence of conductin gwalls on resonant frequencies of the dielectric res 2onator.IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,1971,19:778～781[8]Pospieszalski M W.Cylindrical dielectric resonators andtheir applications in TEM line microwave circuits.IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,1979,27:233～238[9]Mongia R K.Resonant frequency of cylindrical dielectricresonator placed in an MIC environment.IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,1990,38:802～804(上接第32页)拱桥在规定的淹没高度范围内的安全,因此,建议在本文的研究基础上进一步研究流水压力、动水压力对拱桥内力的影响,在保证结构安全的前提下,具体设计时放松有关拱桥拱圈淹没高度的规定,因地制宜地降低桥梁高度,以节省桥梁造价.参考文献[1]孙菊芳.有限元法及其应用.北京:北京航空航天大学出版社,1990.[2]肖　盛,凌天清,陈世民等.公路与桥梁抗洪分析.北京:人民交通出版社,1999.[3]交通部.公路桥涵设计规范.北京:人民交通出版社,1987.35第8期周东祥等:闭腔谐振法测试微波介质陶瓷介电参数。

固体材料微波频段使用波导装置的电磁参数测量方法

固体材料微波频段使用波导装置的电磁参数测量方法引言在固体材料微波频段的应用中，准确测量材料的电磁参数是非常重要的。

电磁参数包括复介电常数、复磁导率和电导率，它们描述了材料对电磁波的响应。

波导装置被广泛应用于这一领域，它可以通过测量波导中的电磁场来确定材料的电磁参数。

本文将介绍固体材料微波频段使用波导装置的电磁参数测量方法。

一、波导装置基本原理波导是一种特殊的传输线，由金属导体包围，用于传输电磁波。

它可以提供一种较为稳定和保护的电磁场环境，并且它的传输特性与材料的电磁参数有关。

波导的基本结构包括金属导体和介质，其中介质通常是固体材料。

二、测量过程1.设计波导结构首先，需要选择合适的波导结构。

波导的形状和尺寸会直接影响到波导中的电磁场分布。

常见的波导结构有矩形波导、圆形波导和大功率波导等。

2.制备样品样品是材料测量的主体，制备样品需要考虑其尺寸和形状。

通常，样品的尺寸应当比波导截面尺寸小，以避免对波导的传输特性产生较大影响。

同时，样品需要能够稳定地固定在波导中。

3.安装波导装置将波导装置安装在测量平台上，确保波导的电磁场能够与样品充分接触。

波导装置的准直和定位也需要精确。

4.测量波导装置可以根据波导中电磁场的变化来测量材料的电磁参数。

一般而言，会通过向波导中耦合电磁波并测量反射和透射的方式来获取波导中电场和磁场的分布情况。

为了测量电磁参数（1）反射系数测量：通过连接光谱仪、频谱分析仪等仪器，对波导中的反射系数进行测量。

根据反射系数，可以得到电磁波在波导中的传输特性。

（2）透射系数测量：通过连接光谱仪、频谱分析仪等仪器，对波导中的透射系数进行测量。

透射系数可以提供关于材料电导率等参数的信息。

（3）计算电磁参数：根据测量到的反射系数和透射系数，可以使用适当的计算方法来计算材料的电磁参数。

常见的方法有逆滤波算法、模型匹配法和数值优化法等。

三、近年发展与展望随着微波技术的发展，固体材料微波频段使用波导装置的电磁参数测量方法也不断完善。

微波介质陶瓷材料及其应用简介

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六高斯贝尔微波介质陶瓷产品
我们的五大产品
微波介质陶瓷粉体材料
介质谐振器
通信谐振器滤波器
陶瓷天线
微波覆铜板
我们的微波介质陶瓷产品从化工原料开始，全部由公司独立生产完成，具有完全的自主知识产权。
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产品代码
GT5 GT7 GT10 GT20 GT25 GT35 GT38 GT45 GT55* GT66 GT75* GT85 GT95 GT110 GT125 GT150* GT180* GT200* GT245*
<20
温度系数可调
125±3
>2500
<20
150±4
>2000
<30（NPO）
180±4
>1800
<;1200
30±10
245±5
>1000
30±10
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六高斯贝尔微波介质陶瓷产品
6.2 介质谐振器
介质振荡器
介质谐振器，振荡器为微波电子设备提供稳定的频率参考源。
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六高斯贝尔微波介质陶瓷产品
MWDC (Microwave dielectric ceramics)微波介质陶瓷
微波介质陶瓷成为近年来国内外研究热点，主要是微波移动通信迅速发展的需求。
一微波介质陶瓷概述
1.1 微波介质陶瓷应用微波介质陶瓷材料在微波通信、雷达、移动通信、移动电话基站（由其4G、5G）,卫星广播通讯及全球卫星定位导航系统中有着不可替代的重要作用。
备注
1 66×66×1
6
1.5
3
2.5～5.4 要接地基板70×70mm或更大
2 25×25×4
3

MP1595A-40G高精度抖动测试仪表介绍

12内容一、安立公司光通信及传输测试方案二、40G传输测试方案三、MP1595A国内应用3一、安立公司光通信及传输测试方案4未来通信行业的发展趋势网络传输与计算的“高速化” 传统通信网络的“数据化” 器件和传输线路的“光化”5安立公司------业界有线产品种类最全的提供商系列丰富的数据测试仪表从最低的10M速率到最高的100GE 从便携式仪表到台式可扩充的仪表全系列的高速信号质量分析仪从传统的传输测试仪表到通用的误码分析仪（56G）6高性能的光通信器件及仪表高性能Pump激光器及调制器丰富的光纤质量分析仪OTDR高性价比的光眼图测试分析仪高带宽的可调谐光源适合于现场测试与产线的光谱分析仪等7Anritsu has continued to offer SDH/SONET analyzers for a long time since 1990.安立传输仪表的历史1990199520002005MP1595A~155MMP1560A ME3620AMP1552A/B MP1570AMP1590A/BMP1550A/B ~622M~2.5G~10G~40GMP1797A40G BERTSSystemBit rate CMA3000CMA5000a ~100G8安立公司传输测试仪表的技术和发展接入网测试仪表综合化PDH/SDH/GE/ATM……城域网测试仪表的核心化WDM+10GE+10G SDH+10G OTN…… 骨干网测试仪表的高速化40G SDH/OTU3，100GE/OTU4 ……9安立传输测试方案：SDH/OTN/MSTPCMA 5000-XTAMP1590BCMA 3000MP1595A PDH/SDH/GE/ATM…PDH/SDH/GE/OTN, 2.5G 以下速率的抖动PDH/SDH/GE/OTN ，10G以下速率的抖动PDH/SDH/OTN，40G速率的抖动100GE/OTU410二、4040G G 传输测试方案中国联通总部集采排名第一，独家中标！中国联通总部集采排名第一，独家中标！公司推荐高精度抖动测试仪表！推荐高精度抖动测试仪表华为公司推荐高精度抖动测试仪表！MP1595A高性能的40G SDH/OTN网络测试分析仪111、体积小，重量轻，继承了以前的测试界面350mm222mm320mm12图形用户界面和操作与 MP1590B相同・点击装置没有外接鼠标时也能象鼠标一样操作.・两个 USB 接口・屏幕拷贝键屏幕可容易地保存起来. (用于结果报告等.) 可以接 USB 存储器等，方便文件的载入和保存.132. 全速率支持（1.5M~43G）支持1.5M ～43G 多速率,支持40G光/电口因为一台仪表支持多种应用，可降低 CAPEX/OPEX 丰富的40G线路编码：NRZ、ODB、DPSK等支持的速率 SDH/SONET: STM-0/STS-1 到 STM-256/STS-768 OTN: OTU1/OTU2/OTU3 PDH: E1/E2/E3/E4 DSn: DS1/DS3 非帧: 支持以上所有比特率同时测试! 同时测试!14STM-256/OC-768 在客户侧客户侧，OTU-3 在网络侧用一网络侧用一客户侧网络侧个主机可同时测试. 个主机可同时测试40/43G 分析仪 MP1595A客户侧STM-256/OCSTM-256/OC-768网络侧OTUOTU-3被测设备153、支持OC-768c 级联和 OC-192c×4SDH 映射・VC4-256c/64c/16c/4c, ・VC4,VC3SONET 映射・OC-768c/192c/48c/12c/3cOTU 映射・OTU3-STM256(STS768) (异步/同步) ・OTU3-NULL ・OTU3-PRBS ・ODTU23映射设置屏幕164.支持通过模式进行在线监测 4.支持通过模式进行在线监测通过模式对于在线监测很重要.DUTDUT误码/告警误码告警插入“直通模式”时可以插入误码，改变开销（SOH）以检验被测设备的工作情况.17通过客户数据检查网络和网元的性能. MP1595A的穿通模式(在线测试) 提供了测量实际网络平台性能的能力. • 在透明模式下,可监测线路质量, 通过插入具有泊松分布的随机误码插入具有泊松分布的随机误码仿真实际线路用于FEC性能测试 • 在改写模式下, 可以编辑OTN/SDH/SONET 开销，也可插入误码/告警透明模式改写模式185、时延测量时延是网络质量的重要因素.优势!!! 优势DUTDUT时延测量19时延测量结果20216、光功率测量光功率的测量是查找故障的第一步.光功率计优势!!!22很容易使用很容易使用!!!!!!发送设置, 监测, 和误码/告警结果可同时显示，分为四个子屏幕.7、方便易用的误码测试以及图形化操作界面发送设置监测误码/告警结果通道信息优势!!!238、APS倒换时间测量独特的优点优势!!!自动保护倒换测试仍是评价QoS和下一代网络的重要功能. SDH/SONET 的附加值仍然在于其自动恢复和保护系统的管理.MP1595A 测量网络倒换时间，分辨率0.1ms，标准是50ms.APS 测试设置画面APS 测试结果画面9、真正的FEC性能检验差的随机分布好的随机分布2425•误码误码//告警插入–插入误码如FAS, BIP-8, 和B1/B2/B3, 以及告警如LOF, LOM, AIS–支持各种插入定时的选择,如误码率, 交替, 单个, 突发, 全部,和帧–指定误码比特插入位置如B1/B2/B3, 和BIP-2 误码•误码误码//告警检测–计数和计率结果–监测产生误码告警的历史误码告警监测屏幕10、误码、告警插入和检测26获益于独特的特点获益于独特的特点––帧捕捉当检测到未知的传输故障时信号和故障数据的分析可帮助了解问题的原因.MP1595A的独特帧存储/捕捉功能可帮助再现问题，解决未知网络故障.帧捕捉帧存储11、帧捕获能力27•全系列多功能网络监测–误码/告警监测–频率监测–指针监测–开销监测–净荷监测指针频率12、丰富的监测功能2813、业界最好的抖动功能一台支持一台支持STM STM STM--256/OTU3256/OTU3测试测试测试。

吸波材料微波电磁参数同轴法自动测量系统研究

吸波材料微波电磁参数同轴法自动测量系统研究摘要：吸波材料在电磁波防护领域有着广泛的应用。

本文通过研究吸波材料的电磁参数自动测量系统，旨在提高吸波材料的测量精度和效率。

首先介绍了吸波材料的基本概念和应用领域，然后分析了传统的吸波材料电磁参数测量方法存在的问题，提出了采用同轴法进行自动测量的方案。

研究结果表明，同轴法能够有效地提高吸波材料电磁参数的测量精度和效率。

关键词：吸波材料；电磁参数；同轴法；自动测量系统1.引言吸波材料是一种能够吸收电磁波能量的材料，广泛应用于电磁波防护、电磁兼容和无线通信等领域。

吸波材料的性能主要通过电磁参数来描述，如复介电常数、复磁导率和复电导等。

传统的吸波材料电磁参数测量方法主要采用矩形腔法和平板法，这些方法需要大量的人力和时间，并且测量精度有限。

因此，研究一种高精度、高效率的吸波材料电磁参数自动测量系统具有重要意义。

2.吸波材料的基本概念和应用领域吸波材料是一种能够吸收电磁波能量的材料。

它的主要特点是能够将电磁波能量转化为热能，从而达到吸收电磁波能量的目的。

吸波材料的电磁参数描述了它在电磁波作用下的响应特性。

吸波材料在电磁波防护领域有着广泛的应用。

它可以用于建筑物的电磁波屏蔽、电子设备的电磁波吸收、汽车的电磁波隔离等。

吸波材料还可以用于电磁兼容测试和无线通信系统中的电磁波吸收等方面。

3.传统的吸波材料电磁参数测量方法存在的问题传统的吸波材料电磁参数测量方法主要有矩形腔法和平板法。

这些方法需要将吸波材料置于特定的测试装置中，并通过测量装置测量电磁波在吸波材料中的传播特性来获得电磁参数。

然而，这些方法存在以下问题：(1)测量步骤繁琐，需要大量的人力和时间；(2)测量精度有限，不能满足一些高精度要求的应用场景；(3)无法进行自动化测量，使得测量效率低下。

4.同轴法进行吸波材料电磁参数自动测量的方案同轴法是一种利用同轴线进行电磁场测量的方法。

它的主要原理是通过测量同轴线中电压和电流的变化情况，来确定电磁波在材料中的传播特性。

实验5微波的传输特性和基本参数测量

实验五微波的传输特性和基本测量0 前言在微波测量技术中,微波测量的主要内容是频率、驻波比、功率等基本参数。

在微波工程设计中，多数情况下由于边界条件的复杂性，理论分析往往只能获得近似解，最终要通过微波测量来解决，因此，掌握微波测量技术对今后实际科研工作是非常有用的。

1 实验目的(1)初步了解微波测量系统，了解微波器件的使用和特性。

(2)了解微波测量技术，微波的传输特性。

(3)熟悉测量微波的基本参数：频率、驻波比。

(4)了解微波波导波长以及自由空间波长之间的关系。

2 原理2.1 频率的测定由于波长与频率满足关系λ=c/f,因此波长的测量和频率的测量是等效的。

在分米波和厘米波波段，频率的测量常采用谐振腔式波长计，而谐振腔波长计又可分两种：即是传输型谐振腔波长计和吸收型谐振腔波长计。

传输型谐振腔有两个耦合元件，一个将能量从微波系统输入谐振腔，另一个将能量从谐振腔输出到指示器。

当谐振腔调谐于待测频率时，能量传输最大，指示器的读数也最大。

吸收式波长计的谐振腔只有一个输入端与能量传输线路衔接，调谐是从能量传输线路接收端指示器读数的降低看出。

本实验所用的是吸收式波长计：如图（5—1）所示。

此波长计由传输波导与圆柱形谐振腔构成。

连接处利用长方形孔作磁耦合，螺旋测微计（读数结构）在旋转时与腔内活塞同步。

利用波长表可以测量微波信号源的频率。

当构成波长计的空腔与传输的电磁波失谐时，它既不吸收微波功率，也基本不影响电磁波的传输。

这种当谐振腔内活塞移动到一定位置，腔的体积正好使腔谐振于待测信号的频率，就有一部分电磁波耦合到腔内并损耗在腔壁上，从而使通过波导的信号减弱，即旋转波长表的测微头，当波长表与被测频率谐振时，将出现吸收峰。

反映在检波指示器上是一跌落点，此时读出波长表测微头的读数，再从波长表频率对照表上查出对应的频率。

如图（5—2）为不同谐振腔波长计的谐振曲线。

图5—１吸收式波长计图5—2 谐振腔波长计谐振曲线(a)为传输型谐振腔波长计谐振曲线 (b)为吸收型谐振腔波长计谐振曲线2.2 波导波长以及驻波比的测量：关于驻波比，定义为波导中驻波极大值点与驻波极小值点的电场之比。

固体材料微波频段使用波导装置的电磁参数测量方法

固体材料微波频段使用波导装置的电磁参数测量方法固体材料在微波频段使用波导装置的电磁参数测量方法是一种常用的手段，用于研究和分析固体材料的电磁特性。

本文将详细介绍几种常见的波导装置及其测量方法。

一、波导装置及其基本原理1.矩形波导矩形波导是最常见的波导装置之一，其截面为矩形形状。

用于测量固体材料的电磁参数时，通常采用矩形波导的传输模式进行测量，主要是由于其较宽的带宽和低损耗。

测量时，可以通过插入固体材料到波导中，并通过测量不同频率时的功率传输和反射来获取材料的电磁参数。

2.圆柱波导圆柱波导在微波频段同样具有广泛的应用。

由于其截面为圆形，形状较为规则，因此在一些实际应用中更加适用。

测量方法与矩形波导类似，测量固体材料的电磁参数可以通过功率传输和反射进行分析。

二、固体材料电磁参数的测量方法1.传输方法对于固体材料的电磁参数测量，传输方法是一种常用的手段。

该方法通过测量波导两端的输入和输出功率来获取材料的电磁参数。

通过改变固体材料的厚度或形状，可以获得不同参数下的传输曲线。

根据测量的传输功率，可以计算出材料的复数介电常数和磁导率等电磁参数。

2.射频共振方法射频共振方法是一种通过测量固体材料的谐振频率和谐振腔的品质因数等参数来确定材料的电磁参数的方法。

该方法基于固体材料与腔体之间的耦合效应。

通过改变固体材料的特性或腔体的尺寸和形状，可以获得不同参数下的共振曲线。

根据测量的共振频率和品质因数，可以计算出材料的电磁参数。

3.相移法相移法是一种通过测量固体材料对微波信号的相位移来确定其电磁参数的方法。

该方法是基于材料对微波信号的相位移是其电磁参数的函数。

通过改变固体材料的特性或微波信号的频率，可以获得不同参数下的相位移曲线。

根据测量的相位移，可以计算出材料的电磁参数。

4.散射参数法散射参数法是一种通过测量固体材料对微波信号的散射参数来确定其电磁参数的方法。

该方法基于材料对微波信号的散射参数是其电磁参数的函数。

通过改变固体材料的特性或微波信号的频率，可以获得不同参数下的散射参数曲线。

微波陶瓷介电性能自动测试系统设计

微波陶瓷介电性能自动测试系统设计陈赐海;李秀燕;肖芬【摘要】开路型微波陶瓷材料介电性能自动测试系统的设计包括系统的测试原理、系统硬件和软件组成.利用操作界面友好的自动测试程序,可在程序面板上控制网络分析仪,实现测试数据的实时采集、分析计算与显示存储,从而提高测试效率与精度.实测表明,利用该系统能对高介电常数、低损耗的微波陶瓷材料复介电常数进行快速、准确、无损的自动测试.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2008(031)016【总页数】3页(P160-162)【关键词】介电性能;介质谐振器;VEE;自动测试【作者】陈赐海;李秀燕;肖芬【作者单位】漳州师范学院,福建,漳州,363000;漳州师范学院,福建,漳州,363000;厦门大学,福建,厦门,361005【正文语种】中文【中图分类】TP29;TN99微波陶瓷是指应用于微波电路中作为介质材料完成一种或多种功能的陶瓷，是一种经济型电子元器件材料。

评价微波陶瓷在微波频段介电性能的参数主要有：相对介电常数εr′(以下简称介电常数)、介质损耗tan δ、谐振频率温度系数τf。

这些参数的准确测试是研究材料微波特性和设计电子器件的重要环节之一，一般采用的测试方法是短路型介质谐振器法[1,2]，但对于高介电常数和低损耗材料，由于介质样品端面与两金属导电板直接接触，传导损耗较大，使得低tan δ陶瓷材料测试引入较大的误差。

为提高测试效率与精度，采用开路型介质谐振器方法，在硬件基础上开发自动测试软件，构建开路型微波介质陶瓷材料的自动测试系统。

1 理论分析在短路型平行板介质谐振器的基础上，把样品与金属板拉开一定的距离，减少直接接触的影响，形成开路型的系统结构见图1。

利用Weinstein计算本征值的变分法[3]，把两金属板包含的空间分成是柱内(r<a)和柱外(r>a)两部分，考虑电磁场在r=a处连续，求解Helmholtz方程。

分析轴对称模式TE01δ[4]，得到谐振频率和介电常数关系的矩阵方程：det W(f0,εr′,a,L′,L1,L2)=0(1)通过数值算法，把测量的谐振频率f0值代入方程(1)求解，可以算出样品的介电常数。

微波吸收材料的吸波特性的计算仿真与预报

《计算材料学》课程设计指导老师：江建军教授电子科学与技术系2004年6月微波吸收材料的吸波特性的计算仿真与预报陈卉陈晓黄涛李飞李舜李源孙超苏绍斌许东华尹传涛易法友（华中科技大学电子科学与技术系，武汉 430074）摘要：简述了微波吸波原理；详细介绍了多层介质微波吸波模型的建立过程，导出了反射系数与材料诸参量间的关系；运用所编制的计算机程序对材料诸参量的影响进行了计算仿真及预报；得出了一些有用的结论。

关键词：微波吸收材料，吸波特性的计算仿真，给定条件下的带宽最优化解Simulation and Forecasting of Absorbing Property for Microwave Absorbing MaterialsCheng Hui Cheng Xiao Huang Tao Li Fei Li Shun Li YuanSun Chao Su Shaobin Xu Donghua Yin Chuantao Yi Fayou（Department of Electronic Science and Technology,HuaZhong Univercity of Science and Technology,Wuhan 430074）Abstract: This paper first summarizes simply the mechanism of the Microwave absorbing as a background knowledge. Secondly,the mode of multi–film medium is reviewed in detail and the connection between parameters of microwave materials and reflection modulus is derived strictly.Based on the programme, the effects of parameters of materials are stimulated and forecasted.Finally,some useful conclusions are derived.Key words: Microwave absorbing material, Simulation for absorbing property, Optimum solution with given conditions1 引言1991年发生的中东海湾战争，美国首批进入伊拉克境内的飞机是采用了先进的电子对抗和遥控技术的隐形飞机，在迅速赢得这场战争中显示出威力，从而表明隐形技术已成为军事力量对比的重要技术。

吸波材料微波电磁参数同轴法自动测量系统研究

吸波材料微波电磁参数同轴法自动测量系统研究吸波材料是一种能够将电磁波能量吸收或散射的材料，广泛应用于电磁辐射防护、电磁干扰抑制、无线通信等领域。

为了准确地评估吸波材料的性能，需要对其微波电磁参数进行精确的测量。

其中，同轴法自动测量系统是一种常用的方法。

同轴法测量系统主要由信号源、功率计、反射测量装置和控制系统组成。

信号源提供待测物质的激励信号，功率计测量反射信号的功率，反射测量装置用于收集待测物质的反射信号，而控制系统可用于控制实验参数和自动测量。

在同轴法测量中，待测吸波材料被放置在同轴电缆中，信号源通过同轴电缆向待测物质发送入射波，部分入射波被材料吸收，其余的入射波经过材料反射回来。

反射波和入射波之间的相位差和幅度差可用来计算出吸波材料的微波电磁参数，如复介电常数、复磁导率、复导电性和复相对介电常数。

传统的同轴法测量系统需要手动调整实验参数和记录测量结果，工作效率低且容易出现误差。

为了提高测量效率和测量精度，研究人员提出了自动测量系统。

自动测量系统通过自动调节信号源频率和功率，自动采集反射信号，并使用计算机软件进行数据处理和结果分析。

自动测量系统的核心是控制系统，它根据预先定义的测量程序和算法，自动控制实验参数和测量步骤。

在实验中，只需将待测材料放置于系统中，控制系统会自动进行稳态测量和频域扫描。

这样不仅能够大大提高测量效率，还能减少人为误差的发生。

为了实现自动测量系统，需要首先设计一个合适的测量电路和采样电路，以及相应的控制系统。

测量电路应具有高灵敏度和低噪声，采样电路应具有快速而稳定的数据采集能力。

控制系统应具有稳定的控制能力和高效的数据处理算法。

此外，自动测量系统还需要进行有效的校准和验证。

校准是为了保证测量结果的准确性和可靠性，而验证则是为了验证测量系统的可靠性和稳定性。

校准和验证可通过测量标准品来完成，将其与待测材料进行对比分析，以确保测量系统的准确性。

总之，吸波材料微波电磁参数同轴法自动测量系统是一种有效的评估吸波材料性能的方法。

用谐振腔微扰法测量微波介质特性

用谐振腔微扰法测量微波介质特性微波技术中广泛使用各种微波材料，其中包括电介质和铁氧体材料。

微波介质材料的介电特性的测量，对于研究材料的微波特性和制作微波器件，获得材料的结构信息以促进新材料的研制，以及促进现代尖端技术(吸收材料和微波遥感)等都有重要意义。

本实验是采用反射式矩形谐振腔用微扰法来测量微波介质特性的。

反射式谐振腔是把一段标准矩形波导管的一端加上带有耦合孔的金属板，另一端加上封闭的金属板，构成谐振腔，它具有储能、选频等特性。

而微扰法则是通过分析腔体的微小变形对谐振频率的影响，来测量谐振腔的一些主要参数的，它不仅对加深谐振腔的理解有帮助，而且在谐振腔的设计和调试中也有实际的应用。

2.1 实验目的1．了解谐振腔的基本知识。

2．学习用谐振腔法测量介质特性的原理和方法实验原理：一、谐振腔的基本知识谐振腔是在微波频率下工作的谐振元件，它是一个任意形状的导电壁（或导磁壁）包围的，并能在其中形成电磁振荡的介质区域，它具有储存电磁能及选择一定频率信号的特性。

1、谐振腔的基本参数谐振腔通常采用谐振频率f0 (或谐振波长?0)、品质因数Q0及等效电导G0作为它的基本参数。

（1）谐振频率f0 (或谐振波长?0)谐振频率描述电磁能量在谐振腔中的运动规律。

它是指在谐振腔中激起的电磁振荡的工作频率（或工作波长）。

比较普遍的求解谐振频率的方法是“场分析的方法”，它从求解谐振腔的电磁场边值问题入手，导出谐振频率或波长。

从电磁场理论可知，在自由空间中，电磁场满足的波动方程及边界条件为2?E?kE?0 n?E?0 22?H?kH?0 n?H?0 1 222式中,k2??2k0??2?k0??2，μ、ε为谐振腔中介质参数,n 是由腔壁导体无耗?指向外的法向单位矢量,k是与谐振腔的几何形状、尺寸及波型有关的数值。

在谐振腔内满足式1的电磁场对应于一系列的确定的kn 值(称为本征值)。

即kn??n0 2或f0n?kn2? 3求出了本征值kn后,谐振腔的谐振频率f0n即可由式3求出。

微波基本参数的测量—原理

微波基本参数的测量一、实验目的1、了解各种微波器件；2、了解微波工作状态及传输特性；3、了解微波传输线场型特性；4、熟悉驻波、衰减、波长（频率）和功率的测量；5、学会测量微波介质材料的介电常数和损耗角正切值。

二、实验原理微波系统中最基本的参数有频率、驻波比、功率等。

要对这些参数进行测量，首先要了解电磁波在规则波导内传播的特点，各种常用元器件及仪器的结构原理和使用方法，其次是要掌握一些微波测量的基本技术。

１、导行波的概念：由传输线所引导的，能沿一定方向传播的电磁波称为“导行波”。

导行波的电场E 或磁场H 都是x 、y 、z 三个方向的函数。

导行波可分成以下三种类型： (A) 横电磁波（TEM 波）：TEM 波的特征是：电场E 和磁场H 均无纵向分量，亦即： 0=Z E ,0=Z H 。

电场E 和磁场H ，都是纯横向的。

TEM 波沿传输方向的分量为零。

所以，这种波是无法在波导中传播的。

(B) 横电波（TE 波）：TE 波即是横电波或称为“磁波”（H 波），其特征是0=Z E ,而0≠Z H 。

亦即：电场E 是纯横向的，而磁场H 则具有纵向分量。

亦即：磁场H 是纯横向的，而电场E 则具有纵向分量。

TE 波和TM 波均为“色散波”。

矩形波导中，既能传输mm T E 波，又能传输mm T M 波（其中m 代表电场或磁场在x 方向半周变化的次数，n 代表电场或磁场在y 方向半周变化的次数)。

２、波导管：波导管是引导微波电磁波能量沿一定方向传播的微波传输系统，有同轴线波导管和微带等，波导的功率容量大，损耗小。

常见的波导管有矩形波导和圆波导，本实验用矩形波导。

矩形波导的宽边定为x 方向，内尺寸用a 表示。

窄边定为y 方向，内尺寸用b 表示。

10TE 波以圆频率ω自波导管开口沿着z 方向传播。

在忽略损耗，且管内充满均匀介质（空气）下，波导管内电磁场的各分量可由麦克斯韦方程组以及边界条件得到：()sin()j t z o y x E je ωβωμππα-=-， ()sin()j t z o x xH j e ωβμαππα-=()cos()j t z z x H e ωβπα-=， x y z E E E ==，2gπβλ=其中，位相常数g λ=，波导波长cf λ=。

X波段微波吸收材料电磁参数扫频测量方法及系统

X波段微波吸收材料电磁参数扫频测量方法及系统
张其劭;孙稼
【期刊名称】《宇航材料工艺》
【年(卷),期】1989(000)004
【总页数】7页(P97-103)
【作者】张其劭;孙稼
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】V259
【相关文献】
1.微波吸收材料电磁参数的控制 [J], 廖绍彬;尹光俊
2.传输/反射法测量微波吸收材料电磁参数的研究 [J], 冯永宝;丘泰
3.波导法测量铁氧体微波吸收材料的电磁参数 [J], 曾升权
4.微波吸收材料电磁参数的计算机辅助测量 [J], 沈秀英;顾隆道
5.低频(3GHz)微波吸收材料电磁参数匹配特性的研究 [J], 杨志民;毛昌辉;杨剑;杜军
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AV-40G型微波介质材料电磁特性参数测试系统

AV-40G型微波介质材料电磁特性参数测试系统关键词：微波，介质材料电磁，磁导率，电、磁损耗角正切，同轴空气一、产品介绍：微波介质材料目前已经广泛应用于航空航天、微波通信、隐身技术、微波通信、卫星通信、导弹制导、电子对抗、雷达导航、遥感、遥测等系统生物医学、电磁兼容等各领域在研发、生产和使用微波介质材料时都需要测试其电磁特性参数，AV-40G型微波介质材料电磁特性参数测试系统是一款设计采用传输反射法进行宽频带扫频测量，主要设备包括矢量网络分析仪、测试电缆、测试夹具和自动测量软件，系统用于测量固体介质材料的介电常数、磁导率，以及电、磁损耗角正切等性能参数。

AV-40G型微波介质材料电磁特性参数测试系统目前在国内各大高等院校和科研院所中广泛使用。

二、产品主要应用方面：1、航空航天、微波通信、卫星通信、2、隐身技术、电子对抗、导航、3、遥感、遥测等4、统生物医学、电磁兼容三、产品主要特点：1、精确测量功能: 可快速、精确地测量被测件S参数的幅度、相位和群延迟特性，并根据误差模型修正测量结果；2、相位修正功能: 反射系数和传输系数计算材料的复介电常数、复磁导率，及电、磁损耗角正切等性能参数；3、电磁参数显示功能; 二维坐标系显示复介电常数、复磁导率，及电、磁损耗角正切等参数；四、主要技术:工作频率范围: 0.5GHz～40GHz主机频率分辨率: 1Hz主机频率准确度: ±1ppm（23ºC±3 ºC）具体测量方式：同轴空气N测量或Ku波段波导腔测量可选测量方式：传输反射法测量点数: ≤1601工作方式: 扫频测量测量重复性: 优于±0.5Db测量参数：介电常数实部、虚部，磁导率实部、虚部，电、磁损耗角正切测量波段：S参数的幅度、相位和群延迟特性相位修正：二端口网络端面与校准面关系系统控制：计算机控制，1、2、5、10、15倍。