毫米波段低損耗平面和非平面材料復介電常數測量研究.pdf

1、隨著毫米波通信、精確制導、電子對抗、微波/毫米波生物醫(yī)學以及電磁輻射防護等技術的應用和發(fā)展，實現(xiàn)毫米波段低損耗電介質材料的復介電常數測量具有重要的理論意義和工程價值。
　　 目前在復介電常數測量領域中，高精度測量、高頻測量、寬帶測量、相對介電常數大范圍測量、無損測量以及自動化測量成為主要發(fā)展方向和趨勢。本論文緊密圍繞這些發(fā)展方向而展開研究工作，選擇開放腔測量技術來實現(xiàn)毫米波段低損耗固體電介質材料的復介電常數測量，成功研制和構建了

2、Ka波段和W波段開放腔測試系統(tǒng)用于平面材料復介電常數測量，兩套測試系統(tǒng)操作簡便、測試結果可信而且精度高；在完善和發(fā)展傳統(tǒng)開放腔測量技術(即用于平面材料測量的開放腔技術)的同時，又分別從匹配法和開放腔波束壓縮法兩個角度來討論凹凸型材料和一般非平面材料的復介電常數無損測量技術，從而延伸和發(fā)展了傳統(tǒng)開放腔技術。本文工作主要包括以下幾個部分：
　　 1.在開放腔的理論分析和設計中，推導了二階理論下開放腔的固有Q值公式；根據微擾法得出鏡面

3、粗糙度影響測量精度的相關公式和結論；給出腔設計的主要參量、合理流程和經驗總結。
　　 2.在開放腔法應用于平面介質材料測量中，通過研制和構建Ka波段和W波段上的兩套開放腔測試系統(tǒng)，分析了開放腔兩面鏡間不平行度對測試精度的影響，解決了測試頻率范圍擴大、寬帶內腔長的精確確定、主模識別、相對介電常數真值確定(即多值性問題)、測試系統(tǒng)誤差的完整分析、測試系統(tǒng)的評估和檢驗、自動測試系統(tǒng)的便捷構建等理論和技術難題。與此同時，還就開放腔法應用

4、于多層材料測量、高損耗材料測量和高溫測量情形進行展望。
　　 3.在開放腔應用于凹凸型非平面材料的復介電常數測量中，推導出基于開放腔二階理論的復介電常數反演公式，構建了毫米波段凹凸型材料復介電常數測試系統(tǒng)，并進行測試理論的實驗驗證和實際應用。
　　 4.在聚焦開放腔系統(tǒng)應用于非平面材料的復介電常數測量中，提出采用擴展半球介質透鏡可實現(xiàn)腔內波束壓縮；采用光學矩陣法和開放腔自再現(xiàn)條件成功分析了含擴展半球透鏡的開放腔，得出聚焦