基于動態(tài)掃頻介電常數的測量研究.pdf

1、近年來，隨著微波遙感技術和微波電路的日益發(fā)展，材料介電性能參數的研究和測量成為人們關注的課題。介電常數的精確測量能夠給科學家和工程師提供非常有價值的信息，其測量方法很多，本論文重點介紹諧振腔微擾法。 本論文介紹了介質材料的兩個電磁特性參數—介電常數與磁導率，并討論了幾種常用的測量方法，諧振法中的諧振腔微擾法測量介電常數具有比較高的測量精度，且使用樣品少，但不適宜寬頻帶測量和損耗較大的介質材料測量；傳輸線法限于低、中損耗介質材料的

2、測量，測量精度不如諧振腔法；自由空間波法適用于介電常數的寬頻帶測量，可完成非損傷性和非破壞性的測試，與上述幾種方法比較，自由空間波法更適宜實地測量。 通過分析矩形波導的波動方程和邊界條件，得到矩形諧振腔中電磁場分量的表達式，從而為分析和測量介質材料的介電常數奠定了理論基礎。諧振腔的主要指標參數是諧振頻率f0、諧振波長λ0、品質因數Q0和等效電導G0，在此基礎上，做出了測量系統選用的三公分矩形諧振腔的模式圖，使系統的設計工作清晰、

3、便捷。 論文著重闡述了如何利用動態(tài)掃頻諧振腔微擾法，實施一腔多模的技術，拓寬頻帶測量介電常數。本論文選用高校試驗中常用的矩形諧振腔，設計建立了由掃頻信號源、檢波器以及示波器組成的測試系統，并運用Matlab強大的計算繪圖功能做出矩形諧振腔的諧振模式圖，為了保證測量精度，諧振腔在各個頻點上應是單模諧振的，結合諧振模式圖，選用了諧振腔TE10p的前五個模式，即p=1，2，3，4，5。在諧振腔微擾法的理論基礎上，將樣品放在TE10p(

4、p為奇數)矩形諧振腔的中央，該點電場最強而磁場為零，這樣就可以獲得電效應，用來測量介電常數；若將樣品放在TE10p(p為偶數)諧振腔的中央，該點磁場最強而電場為零，這樣就可以獲得磁效應，用來測量磁導率。本論文主要測量介質材料的介電常數，所以只需要觀察動態(tài)掃頻顯示的奇數模即可。 在以上的研究基礎上對樹枝的介電常數進行測量，并對結果進行了討論，介電常數能部分反映生物的電磁特性。結果表明，本論文的測量系統是準確的，測量的結果對研究樹木