CN109813734B - 一种薄片材料电磁参数测试装置及方法 - Google Patents

一种薄片材料电磁参数测试装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109813734B
CN109813734B CN201711153883.XA CN201711153883A CN109813734B CN 109813734 B CN109813734 B CN 109813734B CN 201711153883 A CN201711153883 A CN 201711153883A CN 109813734 B CN109813734 B CN 109813734B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
conduction band
tested
block
microstrip lines
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711153883.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN109813734A (zh
Inventor
张云鹏
李恩
李亚峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Enchi Microwave Technology Co ltd
Original Assignee
Chengdu Enchi Microwave Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Enchi Microwave Technology Co ltd filed Critical Chengdu Enchi Microwave Technology Co ltd
Priority to CN201711153883.XA priority Critical patent/CN109813734B/zh
Publication of CN109813734A publication Critical patent/CN109813734A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109813734B publication Critical patent/CN109813734B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

本发明提供一种薄片材料电磁参数测试装置及方法，属于微波测试技术领域。包括两个同轴转接头1、两段平行导体墙2、两段微带线3、共地连接块4、待测样品5、导带连接片6、柔性泡沫支撑块7、下压块8、弹簧顶针9、下压夹具10、立座11、两个移动平台12、两个凹槽17和底座13。所述两段微带线3分别与两个同轴转接头1相连，且共直线地位于两个等高的移动平台12上；所述待测样品5置于共地连接块4上方且共直线地位于两段微带线3之间；所述导带连接片6位于待测样品正上方。本发明提供的薄片材料电磁参数测试装置及方法能够实现待测样品的快速取放，能够在待测样品两侧执行TRL校准，减小了传统传输反射法测试***的误差，提高了测试准确性。

Description

一种薄片材料电磁参数测试装置及方法
技术领域
一种薄片材料电磁参数测试装置及方法，属于微波材料测试技术领域，特别涉及薄片材料电磁参数测试装置及方法。
背景技术
基于薄片材料结构尺寸与微波性能的优越性，其被广泛应用于军事与民用领域。相对复介电常数与相对复磁导率是描述薄片材料微波电磁特性的两个电磁参数，也是评价薄片材料电磁性能优劣的主要依据，因此测量薄片材料的电磁参数尤为重要。
目前，国内外对薄片材料电磁参数的微波性能测量已开展了大量研究工作，通常采用的测试方法为传输反射法与谐振法。谐振法为点频测试方法，不能体现出薄片材料的电磁特性随频率连续变化的规律，因此常用传输反射法进行测试。
传输反射法是将待测样品置于两段传输线之间，通过测试放置有待测样品的微波传输线的反射系数与传输系数，计算出待测样品的电磁参数。所采用的传输线类型有：带状线、微带线、波导、同轴线等。波导可对薄片材料进行传输反射法测试，但覆盖超宽频段的测试需要多个相应频段的波导，且对待测样品制备要求较高；同轴线可实现对薄片材料的超宽带测试，但同样存在对待测样品制备要求较高的缺点，且待测样品不易于取放。因此，利用微带线作为传输线进行测试的方法受到了越来越多的关注。
对于微波薄片材料电磁参数的测试，文献“Jae-Young Chung. Permittivity andPermeability Measurements of a Thin Film with Patterned Anisotropy atMicrowave Frequencies, IEEE Transactions on Magnetics, April 2015, Vol.51(4),pp.1-7”针对复介电常数与复磁导率分别构建了相应的微带线测试***，对薄片介质材料的电磁参数测试技术进行研究。但是其不能实现复介电常数与复磁导率的同时测量，且只能对线缆进行校准，而不能排除同轴转接头与微带线对测试结果的影响。文献“Hinojosa,J. Faucon,L. Queffelec,P. and Huret,F. S-parameter broadband measurements ofmicrostrip lines and extraction of the substrate intrinsic properties,Microwave and Optical Technology Letters,30(1)65-69”将薄片材料作为微带线的介质基板或基板的一部分进行测量，这种方法虽然能实现复介电常数与复磁导率的同时测量，但其待测样品制备过程与测试***更换过程较为复杂。
综上所述，尽管国内外已有关于薄片材料电磁参数测试技术的研究，但仍存在测试样品难以制备、测试***复杂、校准不够全面等问题，难以适应薄片材料电磁参数快速高精度测试的要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有薄片材料电磁参数测试技术中存在的缺陷，提供一种新的薄片材料电磁参数测试装置及方法，该测试装置及方法能够实现待测样品的方便取放，同时提高传统传输反射法的校准精度，减小测试***的校准误差，进而提高测试准确性。
为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：
一种薄片材料电磁参数测试装置，如图1和图3所示，包括两个同轴转接头1、两段平行导体墙2、两段微带线3、共地连接块4、待测样品5、导带连接片6、柔性泡沫支撑块7、下压块8、弹簧顶针9、下压夹具10、立座11、两个移动平台12、两个凹槽17和底座13。所述两段微带线3分别与两个同轴转接头1相连，且共直线地位于两个等高的移动平台12上；所述待测样品5置于共地连接块4上方且共直线地位于两段微带线3之间；所述共地连接块4位于两个移动平台12的凹槽17内；所述导带连接片6位于待测样品正上方，可通过与下压夹具10连接的弹簧顶针9和其下方的下压块8下压后与微带线3紧密接触。
作为优选方式，所述两段微带线3由低介电常数和低损耗的介质基板加工而成，基板上侧附有第一金属导带14，基板下侧附有金属接地层15。两段微带线与各自对应的两个移动平台12边缘对齐，且两段微带线可通过两个移动平台12的移动而相互靠近和分离。
作为优选方式，所述平行导体墙2位于同轴转接头和微带线连接处的两侧，以抑制该连接处电磁波在高频的辐射损耗。
作为优选方式，所述共地连接块4为金属材质，长度比待测样品长度大4~5mm，宽度比凹槽17的宽度小1~2mm，且朝向凹槽的两端作倒角。共地连接块可随着两段微带线的靠近和分离而在两个移动平台12的凹槽内滑动，同时共地连接块4上表面与微带线的金属接地层15紧密接触，以保证测试过程中两段微带线共地良好。
作为优选方式，所述凹槽17的深度介于共地连接块4长度的0.5~1倍之间。
作为优选方式，所述导带连接片6为厚度0.127mm的罗杰斯5880柔性介质基板，由于其较小的厚度及较低的复介电常数，该基板对测试的影响可以忽略。基板长度比样品长度大4~8mm，宽度比微带线宽度小4~6mm，其朝向下压块的一面无金属附层，朝向待测样品的一面附有第二金属导带19，第二金属导带19与第一金属导带14上下对齐且宽度相等。
作为优选方式，所述下压块8为由透波材料制作的“桌”形结构，如图2所示，其四个“桌腿”与导带连接片6的四个角连接固定，下压块8与导带连接片6之间填充有柔性泡沫支撑块7，柔性泡沫支撑块7具有和空气相当的电磁参数，厚度比下压块的“桌腿”高度大0.5~1mm，以使得下压后柔性泡沫支撑块能够压紧导带连接片的导带并与两段微带线的导带紧密接触。
作为优选方式，所述微带线两侧具有凸墙16，两凸墙之间的距离等于下压块8的宽度，以保证导带连接片的导带和两段微带线的导带对齐。
作为优选方式，所述两个移动平台12的相对面开有两个销钉孔18，可***销钉进行定位，以保证两段微带线能够共直线地对齐。
作为优选方式，所述弹簧顶针9与固定在立座11上的下压夹具10相连，下压夹具可向下推动弹簧顶针9加压于下压块8下方的导带连接片6，以保证测试过程中两段微带线的导带接触良好。
作为优选方式，所述待测样品厚度与两段微带线厚度相同。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种利用上述装置进行薄片材料电磁参数测试的方法，包括如下步骤：
步骤1：将两个同轴转接头分别连接矢量网络分析仪的两个端口；
步骤2：不放置待测样品与共地连接块，调节移动平台使两段微带线的相对面远离至8cm以上，进行开路校准；
步骤3：不放置待测样品，共地连接块置于凹槽中，调节移动平台使两段微带线的相对面紧密接触，弹簧顶针下压下压块使第二金属导带和第一金属导带紧密贴合，进行直通校准；
步骤4：不放置待测样品，共地连接块置于凹槽中，共地连接块上方放置与两侧微带线相同材质、厚度和宽度的，长为测试频段中心频率对应波长的0.25倍的空白基板，调节移动平台使两段微带线的相对面与空白基板两侧紧密接触，弹簧顶针下压下压块使第二金属导带和第一金属导带紧密贴合，进行传输线校准；
步骤5：共地连接块置于凹槽中，放置待测样品于共地连接块上方，调节移动平台使两段微带线的相对面与待测样品两侧紧密接触，弹簧顶针下压下压块使第二金属导带和第一金属导带紧密贴合，测试并记录矢量网络分析仪端口回波损耗S11和传输损耗S21；
步骤6：根据所测得的加载待测样品时的回波损耗及传输损耗，计算得到待测样品的电磁参数，其计算过程如下：
待测样品构成了微带传输线，有如下方程：
Figure 822180DEST_PATH_IMAGE001
（1）
Figure 918312DEST_PATH_IMAGE002
（2）
其中：
Figure 215869DEST_PATH_IMAGE003
（3）
Figure 81057DEST_PATH_IMAGE004
为微带线与待测样品分界面处的复反射系数，
Figure 219914DEST_PATH_IMAGE005
为电磁波通过长为l的待测样品的复传输系数，待测样品构成的微带传输线的复传播常数
Figure 803342DEST_PATH_IMAGE006
可写为：
Figure 318637DEST_PATH_IMAGE007
（4）
最后可得待测样品构成的微带传输线的等效电磁参数，即等效相对复磁导率
Figure 195589DEST_PATH_IMAGE008
和等效相对复介电常数
Figure 505347DEST_PATH_IMAGE009
为：
Figure 576072DEST_PATH_IMAGE010
（5）
Figure 629478DEST_PATH_IMAGE011
（6）
其中
Figure 233373DEST_PATH_IMAGE012
为自由空间的传播常数，其表达式为
Figure 675947DEST_PATH_IMAGE013
，其中
Figure 732502DEST_PATH_IMAGE014
为波长，j为虚数单位。
根据微带线等效电磁参数与基板电磁参数的对应关系，即公式(7)和(8)，可得到待测样品真实的电磁参数，即相对复介电常数
Figure 324020DEST_PATH_IMAGE015
和相对复磁导率
Figure 251263DEST_PATH_IMAGE016
：
Figure 168403DEST_PATH_IMAGE017
（7）
Figure 712255DEST_PATH_IMAGE018
（8）
其中h为待测样品厚度，w为第二金属导带的宽度。一旦测试频率确定后，由测量得到的回波损耗及传输损耗，根据公式(7)和(8)即可求解出待测样品的电磁参数，即相对复磁导率
Figure 850674DEST_PATH_IMAGE016
和相对复介电常数
Figure 665046DEST_PATH_IMAGE015
。
本发明提供的一种薄片材料电磁参数测试装置及方法具有如下特点及有益效果：
一、采用可分离式的微带线传输反射法测试***，一方面，实现了校准端面从传统的同轴转接头位置移动到待测样品两侧端面位置，提高了校准的准确度；另一方面，相比于基于同轴线和波导的传输反射法，待测样品更易于取放，为测试提供了方便。
二、采用共地连接块4以改善校准或测试过程中两段微带线3与校准件或待测样品5的共地连续性，避免了由于共地连续性不好而导致磁场泄漏的问题，减小了测试***的误差，提高了电磁参数的测试准确度。
三、采用导带连接片6以改善校准或测试过程中两段微带线3的导带电连续性，并通过柔性泡沫支撑块7与弹簧顶针9实现导带连接片与微带线3、待测样品5之间相同状态的弹性接触，提高了测试稳定性。
附图说明
图1为本发明提供的一种薄片材料电磁参数测试装置右半侧三维结构示意图。
图2为本发明提供的下压块、导带连接片及柔性泡沫支撑块的三维结构示意图。
图3为本发明提供的一种薄片材料电磁参数测试装置正视图。
其中，1为两个同轴转接头，2为两段平行导体墙、3为两段微带线、4为共地连接块、5为待测样品、6为导带连接片、7为柔性泡沫支撑块、8为下压块、9为弹簧顶针、10为下压夹具、11为立座、12为两个移动平台、13为底座、14为第一金属导带、15为金属接地层、16为凸墙、17为两个凹槽、18为两个销钉孔、19为第二金属导带、20为下压块的宽度。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。
一种薄片材料电磁参数测试装置，如图1和图3所示，包括两个同轴转接头1、两段平行导体墙2、两段微带线3、共地连接块4、待测样品5、导带连接片6、柔性泡沫支撑块7、下压块8、弹簧顶针9、下压夹具10、立座11、两个移动平台12、两个凹槽17和底座13。所述两段微带线3分别与两个同轴转接头1相连，且共直线地位于两个等高的移动平台12上；所述待测样品5置于共地连接块4上方且共直线地位于两段微带线3之间；所述共地连接块4位于两个移动平台12的凹槽17内；所述导带连接片6位于待测样品正上方，可通过与下压夹具10连接的弹簧顶针9和其下方的下压块8下压后与微带线3紧密接触。
进一步的，所述两段微带线3由低介电常数和低损耗的介质基板加工而成，基板上侧附有第一金属导带14，基板下侧附有金属接地层15。两段微带线与各自对应的两个移动平台12边缘对齐，且两段微带线可通过两个移动平台12的移动而相互靠近和分离。
进一步的，所述平行导体墙2位于同轴转接头和微带线连接处的两侧，以抑制该连接处电磁波在高频的辐射损耗。
进一步的，所述共地连接块4为金属材质，长度比待测样品长度大4~5mm，宽度比凹槽17的宽度小1~2mm，且朝向凹槽的两端作倒角。共地连接块可随着两段微带线的靠近和分离而在两个移动平台12的凹槽内滑动，同时共地连接块4上表面与微带线的金属接地层15紧密接触，以保证测试过程中两段微带线共地良好。
进一步的，所述凹槽17的深度介于共地连接块4长度的0.5~1倍之间。
进一步的，所述导带连接片6为厚度0.127mm的罗杰斯5880柔性介质基板，由于其较小的厚度及较低的复介电常数，该基板对测试的影响可以忽略。基板长度比样品长度大4~8mm，宽度比微带线宽度小4~6mm，其朝向下压块的一面无金属附层，朝向待测样品的一面附有第二金属导带19，第二金属导带19与第一金属导带14上下对齐且宽度相等。
进一步的，所述下压块8为由透波材料制作的“桌”形结构，如图2所示，其四个“桌腿”与导带连接片6的四个角连接固定，下压块8与导带连接片6之间填充有柔性泡沫支撑块7，柔性泡沫支撑块7具有和空气相当的电磁参数，厚度比下压块的“桌腿”高度大0.5~1mm，以使得下压后柔性泡沫支撑块能够压紧导带连接片的导带并与两段微带线的导带紧密接触。
进一步的，所述微带线两侧具有凸墙16，两凸墙之间的距离等于下压块8的宽度，以保证导带连接片的导带和两段微带线的导带对齐。
进一步的，所述两个移动平台12的相对面开有两个销钉孔18，可***销钉进行定位，以保证两段微带线能够共直线地对齐。
进一步的，所述弹簧顶针9与固定在立座11上的下压夹具10相连，下压夹具可向下推动弹簧顶针9加压于下压块8下方的导带连接片6，以保证测试过程中两段微带线的导带接触良好。
进一步的，所述待测样品厚度与两段微带线厚度相同。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种利用上述装置进行薄片材料电磁参数测试的方法，包括如下步骤：
步骤1：将两个同轴转接头分别连接矢量网络分析仪的两个端口；
步骤2：不放置待测样品与共地连接块，调节移动平台使两段微带线的相对面远离至8cm以上，进行开路校准；
步骤3：不放置待测样品，共地连接块置于凹槽中，调节移动平台使两段微带线的相对面紧密接触，弹簧顶针下压下压块使第二金属导带和第一金属导带紧密贴合，进行直通校准；
步骤4：不放置待测样品，共地连接块置于凹槽中，共地连接块上方放置与两侧微带线相同材质、厚度和宽度的，长为测试频段中心频率对应波长的0.25倍的空白基板，调节移动平台使两段微带线的相对面与空白基板两侧紧密接触，弹簧顶针下压下压块使第二金属导带和第一金属导带紧密贴合，进行传输线校准；
步骤5：共地连接块置于凹槽中，放置待测样品于共地连接块上方，调节移动平台使两段微带线的相对面与待测样品两侧紧密接触，弹簧顶针下压下压块使第二金属导带和第一金属导带紧密贴合，测试并记录矢量网络分析仪端口回波损耗S11和传输损耗S21；
步骤6：根据所测得的加载待测样品时的回波损耗及传输损耗，计算得到待测样品的电磁参数，其计算过程如下：
待测样品构成了微带传输线，有如下方程：
Figure 487509DEST_PATH_IMAGE001
（1）
Figure 754542DEST_PATH_IMAGE002
（2）
其中：
Figure 717556DEST_PATH_IMAGE003
（3）
Figure 386435DEST_PATH_IMAGE004
为微带线与待测样品分界面处的复反射系数，
Figure 379799DEST_PATH_IMAGE005
为电磁波通过长为l的待测样品的复传输系数，待测样品构成的微带传输线的复传播常数
Figure 720081DEST_PATH_IMAGE006
可写为：
Figure 457093DEST_PATH_IMAGE007
（4）
最后可得待测样品构成的微带传输线的等效电磁参数，即等效相对复磁导率
Figure 980478DEST_PATH_IMAGE008
和等效相对复介电常数
Figure 833159DEST_PATH_IMAGE009
为：
Figure 74784DEST_PATH_IMAGE010
（5）
Figure 349908DEST_PATH_IMAGE011
（6）
其中
Figure 993379DEST_PATH_IMAGE012
为自由空间的传播常数，其表达式为
Figure 827080DEST_PATH_IMAGE013
，其中
Figure 556002DEST_PATH_IMAGE014
为波长，j为虚数单位。
根据微带线等效电磁参数与基板电磁参数的对应关系，即公式(7)和(8)，可得到待测样品真实的电磁参数，即相对复介电常数
Figure 634816DEST_PATH_IMAGE015
和相对复磁导率
Figure 132794DEST_PATH_IMAGE016
。
Figure 137397DEST_PATH_IMAGE017
（7）
Figure 88035DEST_PATH_IMAGE018
（8）
其中h为待测样品厚度，w为第二金属导带的宽度。一旦测试频率确定后，由测量得到的回波损耗及传输损耗，根据公式(7)和(8)即可求解出待测样品的电磁参数，即相对复磁导率
Figure 970541DEST_PATH_IMAGE016
和相对复介电常数
Figure 87139DEST_PATH_IMAGE015
。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种薄片材料电磁参数测试装置，包括两个同轴转接头(1)、两段平行导体墙(2)、两段微带线(3)、共地连接块(4)、待测样品(5)、导带连接片(6)、柔性泡沫支撑块(7)、下压块(8)、弹簧顶针(9)、下压夹具(10)、立座(11)、两个移动平台(12)、两个凹槽(17)和底座(13)；所述两段微带线(3)分别与两个同轴转接头(1)相连，且共直线地位于两个等高的移动平台(12)上；所述待测样品(5)置于共地连接块(4)上方且共直线地位于两段微带线(3)之间；所述共地连接块(4)位于两个移动平台(12)的凹槽(17)内；所述导带连接片(6)位于待测样品正上方，可通过与下压夹具(10)连接的弹簧顶针(9)和其下方的下压块(8)下压后与微带线(3)紧密接触；所述下压块(8)为由透波材料制作的“桌”形结构，其四个“桌腿”与导带连接片(6)的四个角连接固定，下压块(8)与导带连接片(6)之间填充有柔性泡沫支撑块(7)，柔性泡沫支撑块(7)具有和空气相当的电磁参数，厚度比下压块的“桌腿”高度大0.5~1mm；所述平行导体墙(2)位于同轴转接头和微带线连接处的两侧；所述微带线两侧具有凸墙(16)，两凸墙之间的距离等于下压块(8)的宽度。
2.根据权利要求1所述的一种薄片材料电磁参数测试装置，其特征是，所述两段微带线(3)由低介电常数和低损耗的介质基板加工而成，基板上侧附有第一金属导带(14)，基板下侧附有金属接地层(15)；两段微带线与各自对应的两个移动平台(12)边缘对齐，且两段微带线可通过两个移动平台(12)的移动而相互靠近和分离。
3.根据权利要求1所述的一种薄片材料电磁参数测试装置，其特征是，所述共地连接块(4)为金属材质，长度比待测样品长度大4~5mm，宽度比凹槽(17)的宽度小1~2mm，且朝向凹槽的两端作倒角；共地连接块可随着两段微带线的靠近和分离而在两个移动平台(12)的凹槽内滑动，同时共地连接块(4)上表面与微带线的金属接地层(15)紧密接触。
4.根据权利要求1所述的一种薄片材料电磁参数测试装置，其特征是，所述凹槽(17)的深度介于共地连接块(4)长度的0.5~1倍之间。
5.根据权利要求1所述的一种薄片材料电磁参数测试装置，其特征是，所述导带连接片(6)为厚度0.127mm的罗杰斯5880柔性介质基板，长度比样品长度大4~8mm，宽度比微带线宽度小4~6mm，其朝向下压块的一面无金属附层，朝向待测样品的一面附有第二金属导带(19)，第二金属导带(19)与第一金属导带(14)上下对齐且宽度相等。
6.根据权利要求1所述的一种薄片材料电磁参数测试装置，其特征是，所述两个移动平台(12)的相对面开有两个销钉孔(18)，可***销钉进行定位。
7.根据权利要求1所述的一种薄片材料电磁参数测试装置，其特征是，所述弹簧顶针(9)与固定在立座(11)上的下压夹具(10)相连，下压夹具可向下推动弹簧顶针(9)加压于下压块(8)下方的导带连接片(6)。
8.根据权利要求1所述的一种薄片材料电磁参数测试装置，其特征是，所述待测样品厚度与两段微带线厚度相同。
9.根据权利要求1至8任意一项所述装置进行薄片材料电磁参数测试的方法，其特征在于，包括如下步骤
步骤1：将两个同轴转接头分别连接矢量网络分析仪的两个端口；
步骤2：不放置待测样品与共地连接块，调节移动平台使两段微带线的相对面远离至8cm以上，进行开路校准；
步骤3：不放置待测样品，共地连接块置于凹槽中，调节移动平台使两段微带线的相对面紧密接触，弹簧顶针下压下压块使第二金属导带和第一金属导带紧密贴合，进行直通校准；
步骤4：不放置待测样品，共地连接块置于凹槽中，共地连接块上方放置与两侧微带线相同材质、厚度和宽度的，长为测试频段中心频率对应波长的0.25倍的空白基板，调节移动平台使两段微带线的相对面与空白基板两侧紧密接触，弹簧顶针下压下压块使第二金属导带和第一金属导带紧密贴合，进行传输线校准；
步骤5：共地连接块置于凹槽中，放置待测样品于共地连接块上方，调节移动平台使两段微带线的相对面与待测样品两侧紧密接触，弹簧顶针下压下压块使第二金属导带和第一金属导带紧密贴合，测试并记录矢量网络分析仪端口回波损耗S11和传输损耗S21；
步骤6：根据所测得的加载待测样品时的回波损耗及传输损耗，计算得到待测样品的电磁参数，其计算过程如下：
待测样品构成了微带传输线，有如下方程：
Figure 217755DEST_PATH_IMAGE001
（1）
Figure 134895DEST_PATH_IMAGE002
（2）
其中：
Figure 914632DEST_PATH_IMAGE003
（3）
Figure 843136DEST_PATH_IMAGE004
为微带线与待测样品分界面处的复反射系数，
Figure 657508DEST_PATH_IMAGE005
为电磁波通过长为l的待测样品的复传输系数，待测样品构成的微带传输线的复传播常数
Figure 807867DEST_PATH_IMAGE006
可写为：
Figure 74900DEST_PATH_IMAGE007
（4）
最后可得待测样品构成的微带传输线的等效电磁参数，即等效相对复磁导率
Figure 739712DEST_PATH_IMAGE008
和等效相对复介电常数
Figure 408591DEST_PATH_IMAGE009
为：
Figure 401955DEST_PATH_IMAGE010
（5）
Figure 418934DEST_PATH_IMAGE011
（6）
其中
Figure 155946DEST_PATH_IMAGE012
为自由空间的传播常数，其表达式为
Figure 145243DEST_PATH_IMAGE013
，其中
Figure 575087DEST_PATH_IMAGE014
为波长，j为虚数单位；
根据微带线等效电磁参数与基板电磁参数的对应关系，即公式(7)和(8)，可得到待测样品真实的电磁参数，即相对复介电常数
Figure 102799DEST_PATH_IMAGE015
和相对复磁导率
Figure 377923DEST_PATH_IMAGE016
；
Figure 21394DEST_PATH_IMAGE017
（7）
Figure 884789DEST_PATH_IMAGE018
（8）
其中h为待测样品厚度，w为第二金属导带的宽度；一旦测试频率确定后，由测量得到的回波损耗及传输损耗，根据公式(7)和(8)即可求解出待测样品的电磁参数，即相对复磁导率
Figure 613711DEST_PATH_IMAGE016
和相对复介电常数
Figure 692525DEST_PATH_IMAGE015
。
CN201711153883.XA 2017-11-20 2017-11-20 一种薄片材料电磁参数测试装置及方法 Active CN109813734B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711153883.XA CN109813734B (zh) 2017-11-20 2017-11-20 一种薄片材料电磁参数测试装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711153883.XA CN109813734B (zh) 2017-11-20 2017-11-20 一种薄片材料电磁参数测试装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109813734A CN109813734A (zh) 2019-05-28
CN109813734B true CN109813734B (zh) 2021-07-02

Family

ID=66597909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711153883.XA Active CN109813734B (zh) 2017-11-20 2017-11-20 一种薄片材料电磁参数测试装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109813734B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113281572B (zh) * 2021-05-20 2022-02-18 华中科技大学 一种材料微波复介电常数和复磁导率测试方法及***
CN113504454A (zh) * 2021-06-07 2021-10-15 深圳市时代速信科技有限公司 一种分析仪的校准方法及芯片测试方法和***

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3722619A1 (de) * 1987-07-09 1989-01-19 Licentia Gmbh Vorrichtung zur messung der streuparameter einer planaren struktur im millimeterwellenbereich
JP2006266944A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 Kyocera Corp 誘電特性測定方法および誘電特性測定用治具
CN101196545A (zh) * 2006-12-07 2008-06-11 中国科学院半导体研究所 介质材料的介电特性测量装置
CN202421344U (zh) * 2011-12-20 2012-09-05 安徽华东光电技术研究所 X波段环行器测试装置
CN104849593A (zh) * 2015-05-12 2015-08-19 电子科技大学 一种微带器件测试***
CN105548771A (zh) * 2016-01-19 2016-05-04 深圳振华富电子有限公司 Ltcc滤波器测试板以及测试夹具

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3722619A1 (de) * 1987-07-09 1989-01-19 Licentia Gmbh Vorrichtung zur messung der streuparameter einer planaren struktur im millimeterwellenbereich
JP2006266944A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 Kyocera Corp 誘電特性測定方法および誘電特性測定用治具
CN101196545A (zh) * 2006-12-07 2008-06-11 中国科学院半导体研究所 介质材料的介电特性测量装置
CN202421344U (zh) * 2011-12-20 2012-09-05 安徽华东光电技术研究所 X波段环行器测试装置
CN104849593A (zh) * 2015-05-12 2015-08-19 电子科技大学 一种微带器件测试***
CN105548771A (zh) * 2016-01-19 2016-05-04 深圳振华富电子有限公司 Ltcc滤波器测试板以及测试夹具

Also Published As

Publication number Publication date
CN109813734A (zh) 2019-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN207717867U (zh) 一种薄片材料电磁参数测试装置
CN107861050B (zh) 一种利用矢量网络分析仪进行在片测试的方法
CN109813734B (zh) 一种薄片材料电磁参数测试装置及方法
US7495454B2 (en) Device for measurement of electrical properties in materials
CN104991215A (zh) 在片s参数共面波导trl校准件
WO2021212909A1 (zh) 相对介电常数测试***、方法、装置和存储介质
CN103149449B (zh) 基于模匹配的单端口同轴线式复介电常数测量装置及方法
CN104330643A (zh) 一种改进的测量材料电磁参数的传输/反射方法
Zaman et al. Validation of ridge gap waveguide performance using in-house TRL calibration kit
CN109669075A (zh) 基于开口矩形波导的介质复介电常数无损反射测量方法
CN112505429A (zh) 基于同轴带状线谐振器的复介电常数测试***及测试方法
CN108982971A (zh) 一种基于矩形腔微扰法测量非磁性材料复介电常数的方法
CN204832482U (zh) 在片s参数共面波导trl校准件
CN110470871B (zh) 基于单端口多状态的材料电磁参数测试装置及方法
Kang et al. Planar offset short applicable to the calibration of a free-space material measurement system in W-band
Bringhurst et al. Thin-sample measurements and error analysis of high-temperature coaxial dielectric probes
US5854559A (en) Method and apparatus for testing microwave devices and circuits in a controlled environment
CN113049883A (zh) 一种基于耦合微带线的单纤维介电常数测试装置
CN111679131A (zh) 一种厚膜材料介电常数的测量方法
CN108226684B (zh) 夹持杆衰减量分布测试夹具、测试***及测试方法
Ćenanović et al. Measurement setup for non-destructive complex permittivity determination of solid materials using two coupled coaxial probes
CN109580661B (zh) 一种自由空间材料复反射系数测试方法
Ghodgaonkar et al. Microwave nondestructive testing of composite materials using free-space microwave measurement techniques
CN114137316A (zh) 一种材料微小介电波动无损检测的微波传感器测量方法
CN104569510A (zh) 带状线谐振器夹具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant