微波材料電磁參數(shù)及屏蔽性能的帶狀線測試方法
【專利摘要】一種微波材料電磁參數(shù)及屏蔽性能的帶狀線(slab?line)測試方法，屬于微波、毫米波材料電磁參數(shù)測試領(lǐng)域，涉及帶狀線(slab?line)。該方法通過校準(zhǔn)之后的帶狀線加載微波被測材料時的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來計(jì)算被測材料的復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率，并通過加載和未加載樣品所得的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算出材料的屏蔽性能。該方法組建的測試系統(tǒng)包括帶狀線(slabline)、帶狀線到同軸的過渡段、APC-7連接器、支撐座、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和聚四氟乙烯塊六部分。對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)后與其他五部分組成系統(tǒng)，記錄未加載樣品后的S11，S21。將被測材料緊貼帶狀線的內(nèi)導(dǎo)體一周，再次記錄上述兩個個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。由此兩組參數(shù)來計(jì)算被測材料的電磁參數(shù)。
【專利說明】微波材料電磁參數(shù)及屏蔽性能的帶狀線測試方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明屬于微波、毫米波材料電磁參數(shù)測試領(lǐng)域，涉及帶狀線（slabline)。 【背景技術(shù)】
[0002] 微波材料作為電磁波傳輸媒質(zhì)已廣泛地應(yīng)用于微波的各個領(lǐng)域中，如微波通信、 衛(wèi)星通信、導(dǎo)彈制導(dǎo)、電子對抗、雷達(dá)導(dǎo)航、遙感、遙測等系統(tǒng)已大量使用微波介質(zhì)材料。介 質(zhì)材料電磁參數(shù)一般是指復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率，電磁參數(shù)是描述介質(zhì)材料電磁特性的兩 個基本的特征參數(shù)，它們表征了材料與電磁場的相互作用。電磁參數(shù)的測試隨著介質(zhì)材料 的廣泛應(yīng)用具有越來越重要的應(yīng)用意義。在研制、生產(chǎn)和使用微波介質(zhì)材料時，準(zhǔn)確地測試 其微波電磁參數(shù)是必要的，尤其是進(jìn)行微波電路設(shè)計(jì)時，如設(shè)計(jì)窄帶濾波器和諧振器等選 頻元器件時，顯得更為重要。
[0003] 材料電磁參數(shù)測試技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)形成一套比較完整的科學(xué)體系。 目前，在微波和毫米波材料測試領(lǐng)域中，材料測試技術(shù)按測試原理主要分為兩大類：網(wǎng)絡(luò)參 數(shù)法和諧振法。本發(fā)明采用的是網(wǎng)絡(luò)參數(shù)法中的傳輸/反射法。
[0004] 目前，這些方法都存在一些問題，比如諧振腔法只能進(jìn)行較少頻率點(diǎn)的電磁參數(shù) 測試，波導(dǎo)只能在對應(yīng)比較窄工作頻帶內(nèi)進(jìn)行測試，同軸線法制作樣品不方便等。該測試系 統(tǒng)可以在一定程度上解決這些問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明采用帶狀線（slabline)作為一種新的傳輸線來對介質(zhì)材料進(jìn)行寬帶電磁 參數(shù)測試，這種測試方法可以實(shí)現(xiàn)微波材料電磁參數(shù)的寬帶測試，測試樣品容易制作，更有 利于粉末及液體材料電磁參數(shù)的寬帶掃頻測試，并具備材料的傳輸特性屏蔽性能測試功 能。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] 測試裝置包括帶狀線（slabline) (1)、帶狀線到同軸的過渡段（2)、APC-7連接 器（3)、支撐座（4)、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（5)。帶狀線（slabline) (1)的內(nèi)導(dǎo)體（13)為圓柱 形，外導(dǎo)體（11)、（12)位于內(nèi)導(dǎo)體（13)的上、下方，關(guān)于內(nèi)導(dǎo)體呈對稱分布，聚四氟乙烯 塊（14)厚度10mm，其位置依據(jù)待測樣品的厚度而定，最終實(shí)現(xiàn)待測樣品處于整個系統(tǒng)的 中間，而兩個聚四氟乙烯塊剛好放置樣品的左右兩端。填充介質(zhì)為空氣，如圖1所示。帶 狀線（slabline)⑴的特征在于，內(nèi)導(dǎo)體（13)為圓柱形，外導(dǎo)體（11)、（12)的靠近質(zhì)介質(zhì) (23)、（24)的兩條棱做倒角處理，如圖2所示；兩個外導(dǎo)體的距離和內(nèi)導(dǎo)體的直徑根據(jù)帶狀 線（slabline)特性阻抗的公式確定，使得該傳輸線的特性阻抗為50歐姆。內(nèi)導(dǎo)體相對于 外導(dǎo)體左右兩端各延伸12_構(gòu)成錐形臺。該錐形臺的的大直徑為內(nèi)導(dǎo)體的直徑，小直徑與 APC-7連接器的內(nèi)直徑大小相同。帶狀線到同軸的過渡段（2)包括邊板（21)、（22)、介質(zhì) (23)、（24)。邊板（21)、（22)的中間挖去一個錐形臺，該錐形臺的兩個直徑根據(jù)同軸線的特 性阻抗公式確定，介質(zhì)做成相應(yīng)的形狀以填充在邊板與內(nèi)導(dǎo)體之間，三部分構(gòu)成同軸線。根 據(jù)同軸線的特性阻抗的公式確定相應(yīng)的尺寸。APC-7連接器的法蘭固定在邊板上，內(nèi)導(dǎo)體插 入過渡段的內(nèi)導(dǎo)體中。加載樣品后的帶狀線如圖3所示。
[0008] 該微波測試系統(tǒng)的具體工作過程是：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（5)通過電纜、APC-7連接器 (3)、帶狀線到同軸的過渡段（2)、聚四氟乙烯塊（14)與帶狀線（slabline) (1)進(jìn)行連接。 對該系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，然后將被測材料樣品嵌入外導(dǎo)體（11)、（12)之間。再測試S參數(shù)，然后 根據(jù)相應(yīng)的軟件對材料樣品進(jìn)行測試分析。
[〇〇〇9] 有益效果：
[0010] 一、本系統(tǒng)采用帶狀線（Slabline)加載介質(zhì)材料的方式，兩個接地板的棱進(jìn)行倒 角，實(shí)現(xiàn)良好的過渡。
[〇〇11] 二、帶狀線到同軸的過渡直接采用同軸線的漸變，可以得到較小的電壓駐波比。
[0012] 三、本系統(tǒng)能夠在10MHz?18GHz的寬帶范圍內(nèi)得到滿意的特性，具有寬頻帶、結(jié) 構(gòu)緊湊、性能良好的特點(diǎn)。
[0013] 四、樣品制作簡單，特別適合粉末及液體樣品的測試。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 其中，1是帶狀線（slabline)，2是帶狀線到同軸的過渡段，3是APC-7連接器，5是 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，14是聚四氟乙烯塊。
[0016] 圖2是帶狀線（slabline)接地板倒角的示意圖。
[0017] 圖3是加載樣品后的帶狀線。 【具體實(shí)施方式】
[0018] 將帶狀線（slabline) (1)，帶狀線到同軸的過渡段（2)、APC-7連接器（3)，以及聚 四氟乙烯夾具（14)連接在一起，固定于支撐座（4)，通過APC-7接頭連接電纜后與矢量網(wǎng)絡(luò) 分析儀（5)連接。
[0019] 一、利用帶狀線（slabline)測試微波材料電磁參數(shù)的具體步驟是：
[0020] 步驟1 :選定測試頻率范圍，用S0LT對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和電纜進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0021] 步驟2 :測試未加載任何材料的整個系統(tǒng)，得到測試系統(tǒng)的散射參數(shù)Sllm、S21m。由 散射參數(shù)的相位和傳播長度的關(guān)系式Θ =-^^1可以得到，測試系統(tǒng)等效為50歐姆傳輸 線的長度為1。關(guān)系式中：
[0022]
【權(quán)利要求】
1. 一種用于微波材料電磁參數(shù)及屏蔽性能的帶狀線測試方法，包括帶狀線 (slabline) (1)、帶狀線到同軸的過渡段（2)、APC-7連接器（3)、支撐座（4)、矢量網(wǎng)絡(luò)分 析儀（5)，聚四氟乙烯塊（14);所述帶狀線（slabline)⑴由外導(dǎo)體（11)、（12)和內(nèi)導(dǎo)體 (13)構(gòu)成；所述外導(dǎo)體（11)、（12)由硬鋁或黃銅制作，所述內(nèi)導(dǎo)體（13)由黃銅制作；外導(dǎo) 體（11)、（12)之間放置待測樣品；所述帶狀線到同軸的過渡段⑵由邊板（21)、（22)、介質(zhì) (23)、（24)構(gòu)成；所述邊板（21)、（22)與外導(dǎo)體（11)、（12)采用同一種材料制作；所述介質(zhì) (23)、（24)由白色聚四氟乙烯制作，與內(nèi)導(dǎo)體（13)共軸線；所述支撐座（4)由支撐腳（41)、 (42)、（43)、（44)和底板（45)構(gòu)成；支撐座（4)由硬鋁或45#鋼制作；所述內(nèi)導(dǎo)體（13)中 間段為圓柱形，兩端成錐形并開有連接孔，與介質(zhì)（23)、（24)以及邊板（21)、（22)的錐形孔 共軸線，并緊密配合形成帶狀線到同軸的過渡段；所述外導(dǎo)體（11)、（12)固定在邊板（21)、 (22);所述邊板（21)、（22)固定在支撐座（4)上面；APC-7連接器固定在邊板（21)、（22)的 另一面；APC-7連接器的內(nèi)導(dǎo)體插入內(nèi)導(dǎo)體（13)的連接孔中，緊密配合；APC-7接頭經(jīng)電纜 與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（5)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于材料電磁參數(shù)及屏蔽性能測試的系統(tǒng)，其特征在于，所 述帶狀線（slabline) (1)上載有微波被測材料，并通過帶狀線到同軸的過渡段（2)與APC-7 連接器⑶、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（5)進(jìn)行連接，用于被測材料電磁參數(shù)及屏蔽性能的測試。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微波材料電磁參數(shù)及屏蔽性能的帶狀線測試方法，其特 征在于，所述方法可以實(shí)現(xiàn)寬頻帶測試，頻率范圍10MHz?18GHz，并且加載樣品方便。
【文檔編號】G01R33/12GK104111378SQ201310136303
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月19日
【發(fā)明者】李恩, 韓利存, 郭高鳳, 曾敏慧, 戈弋, 徐芳海 申請人:電子科技大學(xué)