一种箔条空气混合介电常数测量方法技术

本发明专利技术属于材料介电常数的微波测量分析技术领域，公开了一种箔条空气混合介电常数测量方法，所述箔条空气混合介电常数测量系统包括：设备连接模块、设备校准模块、目标测量模块、数据采集模块以及图像处理模块。本发明专利技术依据矩形波导法测量物质介电常数的测量设备，选用不同填充率对箔条空气的混合介电常数进行测量；利用NRW传输/反射法的散射方程推导出待测样品的介电常数，在矩形波导内填充不同的箔条数控制填充率，对箔条空气的混合介电常数进行测量，解决实验中的校准问题，弥补实验流程的空白；获取箔条空气混合介电常数的具体数据，对于后续箔条干扰物的传播特性研究提供最真实有效的数据，为后续新型材料的研究奠定数据基础。据基础。据基础。

【技术实现步骤摘要】
一种箔条空气混合介电常数测量方法


[0001]本专利技术属于材料介电常数的微波测量分析
，尤其涉及一种箔条空气混合介电常数测量方法。

技术介绍

[0002]目前，箔条因其低廉的价格，简单的制造过程以及优良的雷达干扰性能在现代海上电子战争中应用较为广泛，作为轻型的空中反射目标云可以在一定空间范围内受到交变电磁场作用下产生感应交变电流从而二次辐射电磁波，对目标雷达起到无源干扰的作用。箔条干扰物使用过程无需对雷达信息进行分析了解，但雷达设备的研究正在向微波阶段扩展，抗干扰性能逐渐加强，对箔条干扰物的研究也应该进一步深入，并在此基础上研制新型的箔条材料。目前市面上使用的箔条主要以玻璃纤维为基体涂覆金属箔制成，或者直接使用金属丝和涂覆金属的介质，现阶段对箔条干扰性能的研究主要是从运动扩散特性，电磁散射特性，电波传播特性三方面入手，对箔条统计相对介电常数的研究较少，若将其视作介质材料研究其电性能特性，可以为箔条材料的研究和应用提供参考数据。
[0003]研究电介质材料的电特性参数无论在材料学还是电磁学领域都具有广泛的应用前景和显著的学术价值。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种箔条空气混合介电常数测量方法，其特征在于，所述箔条空气混合介电常数测量方法包括以下步骤：步骤一，选定实验场地，准备实验仪器以及待测材料，连接计算机和矢量网络分析仪，接通电源给设备供电，检查线路的连接是否正确；步骤二，将同轴线连接到矢量网络分析仪的端口处，打开计算机测量软件设置参数；步骤三，开始校准，将矢量网络分析仪两端口散射参数校准到测量波导的两个端面，消除实验过程中由于实验元件损耗产生的误差；步骤四，利用波导法测介电常数的实质是将待测样品作为二端口网络，矢量网络分析仪测试的数据为介质的散射参数即两个端口的S参数S
11
，S
12
，S
21
，S
22
，利用NRW传输/反射法的散射方程来推导出待测样品的介电常数；步骤五，将聚丙烯膜材料贴于矩形波导表面，将矩形波导中的空气进行封装，测量在此条件下的介电常数，记录保存数据，对比无封装的空气的介电常数数据，验证聚丙烯膜材料对矩形波导法测量介质介电常数的方法没有影响；步骤六，使用聚丙烯膜材料对土壤进行封装，测量土壤空气混合介电常数，记录保存数据，查询现有经验模型，验证土壤介电常数数据的准确性，证明实验的可行性；步骤七，对箔条材料进行剪裁，控制箔条的条数来控制填充率，使用聚丙烯膜材料进行封装，进行箔条空气混合介电常数的测量，记录保存数据；步骤八，分析实验数据图，进行实验误差分析。2.如权利要求1所述的箔条空气混合介电常数测量方法，其特征在于，步骤一中，所述选定实验场地，准备实验仪器以及待测材料，连接计算机和矢量网络分析仪，接通电源给设备供电，检查线路的连接是否正确，包括：(1)实验测量选择开阔区域，避免其他仪器对该测量系统造成的干扰；(2)该测量系统包括矢量网络分析仪一台，计算机一台，双绞线电缆一根，同轴线两根，校准件一套，矩形波导件一套，聚丙烯膜材料一卷，土壤若干，箔条若干，剪刀一把，尺子一把，镊子；使用双绞线电缆将计算机RJ45接口与矢量网络分析仪的LAN口相连；(3)在连接电源前注意矢量网络分析仪的保护，要注意最大承受功率，谨防高功率损坏端口，接通电源，打开矢量网络分析仪和计算机，使用计算机上的测量软件检查线路是否接通，接通完成后即可进行实验测量；步骤二中，所述将同轴线连接到矢量网络分析仪的端口处，打开计算机测量软件设置参数，包括：将同轴线连接到矢量网络分析仪端口处，打开计算机测试软件设置参数，选择波段，设置起始频率，终止频率，测量点数，并且在矢量网络分析仪上确认设置的参数一致。3.如权利要求1所述的箔条空气混合介电常数测量方法，其特征在于，步骤三中，所述开始校准，将矢量网络分析仪两端口散射参数校准到测量波导的两个端面，消除实验过程中实验元件损耗产生的误差，包括：(1)在矢量网络分析仪上选择校准键，选择校准类型为非向导校准，使用机械校准件进行响应校准，单端口校准，双端口校准，在非向导校准中选择全双端口TRL，忽略隔离两个按键，进行下一步；(2)根据指示按顺序进行直通，端口1反射，端口2反射，线/匹配校准；
(3)在同轴线两端分别接上同轴波导转换器，使用销钉将同轴波导转换器连接在一起，连接时销钉斜对角相对插入孔隙中；连接完成后点击直通按键，点击THRU按键，仪器开始校准，完成后按确定按键，进行下一步校准；(4)在同轴波导转换器两端接入短路片，使用销钉将器件连接起来，点击端口1反射按键，点击THRU按键，校准完成后按确定按键，进行下一步校准；(5)端口2反射步骤同(4)，完成后进行下一步校准；(6)将矩形波导片连接在同轴波导转换器两端，连接时注意对应矩形的位置，按线/匹配校准按键，点击BJ
‑
220，即λ/4LINE按键，校准完成后按确定按键，校准步骤完成；(7)退出导向时，校准集将会被保存到通道1中，可长期使用。4.如权利要求1所述的箔条空气混合介电常数测量方法，其特征在于，步骤四中，所述利用波导法测介电常数的实质是将待测样品作为二端口网络，矢量网络分析仪测试的数据为介质的散射参数即两个端口的S参数S
11
，S
12
，S
21
，S
22
，利用NRW传输/反射法的散射方程来推导出待测样品的介电常数，包括：当电磁波在波导传输线中传播时，其传输特性与位置无关，只会在介质分界表面处发生反射与透射，V
I
表示入射电压，V
R
表示反射电压，V
T
表示总的透射电压，以下关系成立，也是散射参数的定义，即：V
R
＝S
11
·
V
I
；V
T
＝S
21
·
V
I
；若令入射电压为1，则散射参数就表示为总的入射电压V
R
和总的透射电压V
T
，即：S
11
＝V
R
；S
21
＝V
T
；空气与介质分界面的单次反射系数为Γ，被测介质两表面的传输系数为T，可以推导出散射参数大小，即：散射参数大小，即：设定：V1＝S
21
+S
11
；V2＝S
21
‑
S
11
；推导得到：推导得到：
已知材料相对复磁导率μ
r
和相对复介电常数ε
r
与传播常数γ关系为：其中，μ
r
是材料的相对复磁导率，ε
r
是相对复介电常数，是被测样品段的传播常数，λ0为空气中的工作波长，λ
c
是波导传输线的截止波长，j为虚数单位；d是被测样品的厚度，被测样品的传输系数与传播常数的关系为：T＝e
‑
γd
；通过以上式子推导出：通过以上式子推导出：通过以上式子推导出：其中，Z0表示传输线中空气区的特性阻抗，Z表示被测介质样品段的特性阻抗；反射系数Γ表达为：得出被测介质的相对复磁导率μ
r
和相对复介电常数ε
r
为：为：式中，并且有：其中，λ
g
为被测样品的波导波长，对于同轴传输线的测量系统，截止波长λ
c
＝∞，对于基
于矩形波导的测量系统，截止波长λ...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢雅雯，彭傲，左炎春，郭立新，刘伟，余乐，方争光，李金本，佘俊杰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：