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介电材料的微波特性测试方法研究

作　者: 李丽慧
导　师: 宁永海
学　校: 河南科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 介电材料微波测量平行板谐振法介电常数损耗角正切
分类号: TM206
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近年来,随着微波通信技术的发展,介电材料已成为当前电子材料领域的研究重点。相应地,对表征其介电特性的参数如介电常数ε、损耗角正切tanδ等的测试技术研究也日益受到人们的重视。针对不同种类、不同外形尺寸的介电材料发展了各种不同的测试方法,每类方法又都相应地细分为若干种不同的测试方法。从介电材料研究的角度出发,对当前介电材料研究中常用的几种有代表性的测试方法进行了归纳和比较。根据实际需要选取平行板谐振法,对特征方程进行了简化,将Matlab图解法与实验数据结合起来解得了较为精准的本征值,得到了介电常数测量时低阶谐振模式TE011模的一种求解方法,保证了模式判别的正确。传统测量表面电阻Rs的方案是根据理论模型中平行金属导体板无限大的情况得出的结论,考虑到实际中上下导体板总是有限大的情况,对损耗因子进行了分析和修正,在此基础上对tanδ进行了修正。对介质样品尺寸设计问题进行了研究。通过对平行板谐振法法的各个环节进行优化,提高了整个测量系统的精度,达到了提高该方法性能的目的。采用VB和Matlab相结合的方法编写了一套能实现自动控制、数据采集和数据处理的测试软件,通过对已知微波特性的样品材料进行测量,来验证在理论修正后的平行板谐振法基础上设计的自动测量系统的可行性与正确性,并以此为基础对一种新型的未知其微波特性的介电材料的介电特性进行测量,为以后的进一步研究提供一定参考。最后对得到的相关数据进行误差分析。结果表明,本研究的理论分析合理,测量系统设计正确,对大部分介电材料的微波特性能进行快速、可靠、自动化的测量,具有很高的实用价值。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第1章绪论  8-17
  1.1 课题背景及研究意义  8-9
  1.2 介电材料测试方法  9-14
  1.3 国内外研究现状  14-15
  1.4 论文的主要研究内容  15
  1.5 论文内容安排  15-17
第2章介质谐振腔理论分析  17-35
  2.1 概述  17
  2.2 介电材料及其性质  17-20
  2.3 ASTM 标准  20
  2.4 波动理论  20-22
  2.5 圆波导及其模式分析  22-26
  2.6 圆柱谐振腔及其模式分析  26-31
  2.7 谐振腔法中的几种特殊测试方法  31-34
    2.7.1 同轴线-集中电容谐振腔法  31-33
    2.7.2 同轴线-介质圆波导谐振腔法  33
    2.7.3 介质套筒谐振腔法  33-34
  2.8 本章小结  34-35
第3章平行板谐振法原理及分析  35-48
  3.1 概述  35
  3.2 实验原理  35-47
    3.2.1 平行板谐振法原理  35-41
    3.2.2 超越方程求解  41-43
    3.2.3 Rs 的确定及tanδ的精度修正  43-46
    3.2.4 工作模式的判别及样品尺寸要求  46-47
  3.3 本章小结  47-48
第4章自动测试系统设计  48-60
  4.1 概述  48
  4.2 硬件系统  48-52
    4.2.1 AV3619 工作原理  48-51
    4.2.2 平行导体板测量夹具  51-52
    4.2.3 硬件系统原理  52
  4.3 软件系统  52-59
    4.3.1 VB 与AV3619 通信  53-54
    4.3.2 VB 与Matlab 接口方式  54-56
    4.3.3 VB 对Matlab 调用的实现  56-57
    4.3.4 测量软件设计  57-59
  4.4 本章小结  59-60
第5章结果与误差分析  60-68
  5.1 概述  60
  5.2 实验结果  60-63
    5.2.1 测量结果与文献参考值的对比  60-61
    5.2.2 新型材料的测量  61-63
  5.3 误差分析  63-67
    5.3.1 函数系统误差及误差来源  63-64
    5.3.2 ε的误差分析  64-66
    5.3.3 有限次测量的置信问题  66-67
  5.4 本章小结  67-68
第6章结论  68-70
  6.1 本文研究的主要内容及创新点  68
  6.2 研究展望  68-70
参考文献  70-76
致谢  76-77
攻读硕士学位期间的研究成果  77

介电材料的微波特性测试方法研究

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