毫米波段低損耗平面和非平面材料復(fù)介電常數(shù)測量研究.pdf

1、隨著毫米波通信、精確制導(dǎo)、電子對(duì)抗、微波/毫米波生物醫(yī)學(xué)以及電磁輻射防護(hù)等技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)毫米波段低損耗電介質(zhì)材料的復(fù)介電常數(shù)測量具有重要的理論意義和工程價(jià)值。
　　 目前在復(fù)介電常數(shù)測量領(lǐng)域中，高精度測量、高頻測量、寬帶測量、相對(duì)介電常數(shù)大范圍測量、無損測量以及自動(dòng)化測量成為主要發(fā)展方向和趨勢(shì)。本論文緊密圍繞這些發(fā)展方向而展開研究工作，選擇開放腔測量技術(shù)來實(shí)現(xiàn)毫米波段低損耗固體電介質(zhì)材料的復(fù)介電常數(shù)測量，成功研制和構(gòu)建了

2、Ka波段和W波段開放腔測試系統(tǒng)用于平面材料復(fù)介電常數(shù)測量，兩套測試系統(tǒng)操作簡便、測試結(jié)果可信而且精度高；在完善和發(fā)展傳統(tǒng)開放腔測量技術(shù)(即用于平面材料測量的開放腔技術(shù))的同時(shí)，又分別從匹配法和開放腔波束壓縮法兩個(gè)角度來討論凹凸型材料和一般非平面材料的復(fù)介電常數(shù)無損測量技術(shù)，從而延伸和發(fā)展了傳統(tǒng)開放腔技術(shù)。本文工作主要包括以下幾個(gè)部分：
　　 1.在開放腔的理論分析和設(shè)計(jì)中，推導(dǎo)了二階理論下開放腔的固有Q值公式；根據(jù)微擾法得出鏡面

3、粗糙度影響測量精度的相關(guān)公式和結(jié)論；給出腔設(shè)計(jì)的主要參量、合理流程和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。
　　 2.在開放腔法應(yīng)用于平面介質(zhì)材料測量中，通過研制和構(gòu)建Ka波段和W波段上的兩套開放腔測試系統(tǒng)，分析了開放腔兩面鏡間不平行度對(duì)測試精度的影響，解決了測試頻率范圍擴(kuò)大、寬帶內(nèi)腔長的精確確定、主模識(shí)別、相對(duì)介電常數(shù)真值確定(即多值性問題)、測試系統(tǒng)誤差的完整分析、測試系統(tǒng)的評(píng)估和檢驗(yàn)、自動(dòng)測試系統(tǒng)的便捷構(gòu)建等理論和技術(shù)難題。與此同時(shí)，還就開放腔法應(yīng)用

4、于多層材料測量、高損耗材料測量和高溫測量情形進(jìn)行展望。
　　 3.在開放腔應(yīng)用于凹凸型非平面材料的復(fù)介電常數(shù)測量中，推導(dǎo)出基于開放腔二階理論的復(fù)介電常數(shù)反演公式，構(gòu)建了毫米波段凹凸型材料復(fù)介電常數(shù)測試系統(tǒng)，并進(jìn)行測試?yán)碚摰膶?shí)驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)際應(yīng)用。
　　 4.在聚焦開放腔系統(tǒng)應(yīng)用于非平面材料的復(fù)介電常數(shù)測量中，提出采用擴(kuò)展半球介質(zhì)透鏡可實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)波束壓縮；采用光學(xué)矩陣法和開放腔自再現(xiàn)條件成功分析了含擴(kuò)展半球透鏡的開放腔，得出聚焦