一种高精确度的铁磁共振线宽测量方法技术

本发明专利技术属于微波、毫米波段磁性材料参数测量领域，具体提供一种高精确度的铁磁共振线宽测量方法，用以解决现有微波铁氧体材料的铁磁共振线宽测量方法因测量磁场精度较大导致误差增大的问题。本发明专利技术以矢量网络分析仪为信号收发源，采用扫场步进依次递减的粗扫、第一次细扫及第二次细扫的测量流程，并且基于第一次细扫的拟合参数对第二次细扫的测试数据进行插值作为精度补偿，使测量数据更收敛，显著提高测量结果的精确度；同时，插值实现精度补偿能够有效解决磁场精度不足的问题，减小测量带来的误差，使测量数据得到更好的拟合效果，进而提高铁磁共振线宽测量的精确度；另外，本发明专利技术的测量方式对于常见谐振腔法与共面波导法等都适用。等都适用。等都适用。

【技术实现步骤摘要】
一种高精确度的铁磁共振线宽测量方法


[0001]本专利技术属于微波、毫米波段磁性材料参数测量领域，涉及微波铁氧体材料的铁磁共振线宽测量，具体提供一种高精确度的铁磁共振线宽测量方法。

技术介绍

[0002]如今微波通信正在高速发展，许多传统器件向着小型化、低功耗、高稳定性、高精度发展，微波集成器件已经成为通信系统和电子设备中不可或缺的器件，广泛应用于人造卫星、雷达、通信基站等各个方面。因此，微波铁氧体器件具有很好的应用前景，微波铁氧体器件对微波铁氧体材料有着比较高的要求，比如铁磁共振线宽要小、介电损耗要小等，性能良好的铁氧体材料可以做成滤波器、移相器、环形器、隔离器等。微波铁氧体的一个常见特性是铁磁共振现象，简单来讲就是微波铁氧体材料在互相垂直的稳恒偏置磁场和交变磁场下的某一频率会发生共振现象，所以测量微波铁氧体材料的铁磁共振线宽是表征微波铁氧体材料的常见方式，用来衡量铁氧体材料的磁损耗，小的铁磁共振线宽就表示磁损耗小，大的铁磁共振线宽就表示磁损耗越大。随着工作频率升高，微波铁氧体器件的磁损耗逐渐变大，在评估微波铁氧体器件时，铁磁共振线宽是重要的基本参数之一，对器件能否在其应用的系统中正常工作有很大影响，所以精确地测量微波铁氧体材料的铁磁共振线宽对微波铁氧体器件的研究具有重要意义。
[0003]目前，微波铁氧体材料的铁磁共振线宽测量方法多采用谐振腔法或者传输线法，球状铁氧体材料通常采用谐振腔法，但谐振腔法只能测量特定的谐振频率点；铁氧体薄膜通常采用共面波导法，方便样品的放置测量，但准确度没有谐振腔法高。然而，不管在测量球状铁氧体材料、还是铁氧体薄膜时，在频率较高时，由于同轴线缆损耗增大，均会导致测量结果误差增大；除此之外，当频率升高时，测量时需要的稳恒磁场会变大，且电磁铁之间的距离要尽可能小以保证磁场大小，而电流源的最小精度有限；当以电流源最小精度测量时，磁场的精度可能仍然很大，即单位电流变化引起的磁场变化大，在电流精度有限的情况下测量的数据点集变少，最终导致铁磁共振线宽误差变大，拟合曲线的拟合参数不够准确，在代入计算时又增大了其他参数的误差；因此，在提高铁磁共振线宽的精确度方面还有很大的进步空间。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有微波铁氧体材料的铁磁共振线宽测量方法因测量磁场精度较大导致误差增大的问题，提出一种高精确度的铁磁共振线宽测量方法；本专利技术以矢量网络分析仪为信号收发源，采用粗扫、第一次细扫及第二次细扫的测量流程，且扫场步进依次递减，同时，基于第一次细扫的拟合参数对第二次细扫进行有效的精度补偿，显著减小测量时的误差，提高铁磁共振线宽测量的精确度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种高精确度的铁磁共振线宽测量方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、设定测试频率与粗扫步进ε1，在测试频率下进行最大范围扫场，得到待测样品的吸收峰；
[0008]步骤2、设定第一次细扫步进ε2、ε2<ε1，对吸收峰进行扫场，得到待测样品的采样点集Q1＝[(x1,y1),(x2,y2),...,(x
M
,y
M
)]，(x
m
,y
m
)表示第一次细扫的第m个采样点数据，其中，x为磁场强度，y为S
21
参数；
[0009]步骤3、对采样数据集Q1进行洛伦兹拟合，得到待测样品的共振曲线y，并对共振曲线求导，得到：
[0010][0011]其中，x为磁场强度，y为S
21
参数，A、y0、x
c
为拟合参数，w为铁磁共振线宽的拟合参数；
[0012]步骤4、设定第二次细扫步进ε3、ε3<ε2，对吸收峰再次进行扫场，得到待测样品的采样点集Q2＝[(x1′
,y1′
),(x2′
,y2′
),...,(x
′
N
,y
′
N
)]，(x
n
′
,y
n
′
)表示第二次细扫的第n个采样点数据；
[0013]步骤5、设置插值精度ε，对采样点集Q2进行插值，得到插值点集Q3＝[(x1″
,y1″
),(x2″
,y2″
),...,(x
′
N
′
,y
′
N
′
)]；(x
n
″
,y
n
″
)表示第n个插值点数据，具体为：
[0014]x
n
″
＝x
n
′
+ε
[0015][0016]步骤6、将采样点集Q2与插值点集Q3按照磁场强度由小到大的顺序合并构成测试点集，对测试点集再次进行洛伦兹拟合，将铁磁共振线宽的拟合参数作为铁磁共振线宽测量结果。
[0017]进一步的，洛伦兹拟合的公式为：
[0018][0019]其中，x为磁场强度，y为S
21
参数，A、y0、x
c
为拟合参数，w为铁磁共振线宽的拟合参数。
[0020]进一步的，插值精度ε小于磁场强度最小精度。
[0021]基于上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：
[0022]本专利技术提供一种高精确度的铁磁共振线宽测量方法，采用扫场步进依次递减的粗扫、第一次细扫及第二次细扫的测量流程，并且基于第一次细扫的拟合参数对第二次细扫的测试数据进行插值作为精度补偿，使测量数据更收敛，显著提高测量结果的精确度；同时，插值实现精度补偿能够有效解决磁场精度不足的问题，减小测量带来的误差，使测量数据得到更好的拟合效果，进而提高铁磁共振线宽测量的精确度；另外，本专利技术的测量方式对于常见谐振腔法与共面波导法等都适用。
附图说明
[0023]图1为本专利技术中铁磁共振线宽测试系统的结构示意图，其中，1为样品夹具，2为大磁场电磁铁，3为矢量网络分析仪，4为冷水机，5为程控电流源，6为高斯计，7为互连各设备
的计算机。
[0024]图2为本专利技术实施例中铁磁共振线宽的理论曲线。
[0025]图3为本专利技术实施例中第一次细扫拟合得到的铁磁共振线宽测试曲线。
[0026]图4为本专利技术实施例中经过精度补偿后的铁磁共振线宽测试曲线。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案与有益效果更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0028]本实施例提供一种高精确度的铁磁共振线宽测量方法，基于如图1所示的铁磁共振线宽测试系统实施，包括：样品夹具1、大磁场电磁铁2、矢量网络分析仪3、冷水机4、程控电流源5、高斯计6及计算机7，其中，样品夹具用于放置样品，可以是谐振腔或者共面波导；样品夹具位于可缩进的电磁铁中央，且夹具两端通过微波传输线连接矢量网络分析仪，矢量网络分析仪产生输入微波信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精确度的铁磁共振线宽测量方法，包括以下步骤：步骤1、设定测试频率与粗扫步进ε1，在测试频率下进行最大范围扫场，得到待测样品的吸收峰；步骤2、设定第一次细扫步进ε2、ε2<ε1，对吸收峰进行扫场，得到待测样品的采样点集Q1＝[(x1,y1),(x2,y2),...,(x
M
,y
M
)]，(x
m
,y
m
)表示第一次细扫的第m个采样点数据，其中，x为磁场强度，y为S
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参数；步骤3、对采样数据集Q1进行洛伦兹拟合，得到待测样品的共振曲线y，并对共振曲线求导，得到：其中，x为磁场强度，y为S
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参数，A、y0、x
c
为拟合参数，w为铁磁共振线宽的拟合参数；步骤4、设定第二次细扫步进ε3、ε3<ε2，对吸收峰再次进行扫场，得到待测样品的采样点集Q2＝[(x1′
,y1′
),(x2′
,y2′
),...,(x
′
N
,y
′
N
)]，(x

【专利技术属性】
技术研发人员：张怀武，岳华伟，金立川，傅橙辉，臧百斐，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：