復(fù)介電常數(shù)的微波測(cè)量方法研究.pdf

1、在微波頻段,準(zhǔn)確獲知介質(zhì)材料的復(fù)介電常數(shù)是進(jìn)行微波電路設(shè)計(jì)和科學(xué)研究的基礎(chǔ),因而,研究復(fù)介電常數(shù)的測(cè)量方法是非常有意義的課題。基于PCB(Printed CircuitBoard)技術(shù)的平面?zhèn)鬏斁€,如帶狀線、微帶線、共面波導(dǎo)等,具有體積小、重量輕、成本低以及易于共形等優(yōu)點(diǎn),在微波電路領(lǐng)域占據(jù)著重要的位置。本文就是在此基礎(chǔ)上開展了關(guān)于復(fù)介電常數(shù)微波測(cè)量的相關(guān)研究工作。
　　 文章首先對(duì)利用平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)介電常數(shù)測(cè)量的方法進(jìn)行

2、了研究,這些方法大致可分成諧振法和非諧振法兩類。諧振法可以達(dá)到很高的測(cè)量精度,但測(cè)量帶寬很有限,只能在一系列諧振點(diǎn)處給出準(zhǔn)確的測(cè)量值;而非諧振法可以實(shí)現(xiàn)寬頻帶測(cè)量,并且能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)損測(cè)量,特別適合于對(duì)生物組織復(fù)介電常數(shù)的測(cè)量?；诖?本文提出了三種不同的測(cè)量結(jié)構(gòu)。
　　 其一,分析了反射式非諧振測(cè)量方法,設(shè)計(jì)了基于基片集成波導(dǎo)(Substrate Integrated Waveguide,SIW)結(jié)構(gòu)的平面型測(cè)量探針,并利用靈敏度

3、分析法對(duì)測(cè)量探針結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,加工制作了測(cè)量探針。文章對(duì)比了基于屏蔽的帶狀線結(jié)構(gòu)的平面型測(cè)量探針與SIW結(jié)構(gòu)的平面型測(cè)量探針,在相同尺寸下,仿真結(jié)果顯示,本文設(shè)計(jì)的SIW結(jié)構(gòu)的平面型探針具有更寬的測(cè)量帶寬,精度也更高。該探針可用于對(duì)生物組織復(fù)介電常數(shù)的測(cè)量。
　　 其二,設(shè)計(jì)了基于頻率選擇表面(frequency select surface,FSS)的諧振測(cè)量結(jié)構(gòu),該平面諧振電路(FSS)橫向置于矩形波導(dǎo)中,待測(cè)樣品緊貼FS

4、S自由邊放置。研究了參數(shù)提取方法,通過(guò)測(cè)量加載樣品前后頻率偏移與損耗衰減情況來(lái)計(jì)算待測(cè)樣品的復(fù)介電常數(shù)。該方法僅需要幅度測(cè)量,不需要復(fù)雜的相位測(cè)量,降低了對(duì)測(cè)試設(shè)備的要求,而且能夠給出很高的測(cè)量精度。由于受到矩形波導(dǎo)通帶寬度的限制和樣品厚度的影響,該結(jié)構(gòu)對(duì)可測(cè)量的介電常數(shù)的大小有一定限制。
　　 其三,研究了介電常數(shù)接近于零(epsilon-near-zero,ENZ)的人工材料,并分別用矩形波導(dǎo)和SIW實(shí)現(xiàn)ENZ材料特性。設(shè)計(jì)