用自由空间法测试介质电磁参数_唐宗熙(3)

第 1 期唐宗熙:用自由空间法测试介质电磁参数191

误差分别为?0.05dB和?0.5b,S21幅度和相位的剩余误差为?0.03dB和?0.5b.

为了验证理论分析的正确性和测试系统的准确性,本文采用空气和纯聚四氟乙烯材料作为标准介质样品进行实验验证,这是因为空气和纯聚四氟乙烯材料的复介电常数和复磁导率是人们所熟知的.首先用空气作为标准介质样品进行实验验证.在测试系统校准完后,通过精密调距装置增加两聚焦透镜天线的距离,以形成厚度d=5mm的被测空气介质样品,在此状态下,测试空气的复介电常数和复磁导率,测试结果如图3(a)所示.从图3(a)可以看出,在8~12GHz的频率下,空气的Ecc,r和Lr均接近于1而tanD,说明实测值与理论值(E,E和tanDL均接近于0r=1Lr=1)是吻合的.同理,用纯聚四氟乙烯低耗材料作为标准介质样品进行实验验证.因纯聚四氟乙烯材料是未掺杂的非磁性(Lr=1)材料,所以,不同文献发表的实测值应具有可比性.图3(b)给出了本文对纯聚四氟乙烯材料进行测试的实测结果,与文献[11]给出的纯聚四氟乙烯实测值Ecr=2.05进行比较,吻合较好,再次证明本文的理论分析是正确的,测试系统是可靠的.图3(c)和(d)分别给出了聚苯乙烯和大损耗介质材料的实测结果.表1给出了大损耗介质材料在10GHz频率下重复测试5次的实测结果.实测Ec.034,tanD.0055,Lcr的标准偏差为0E的标准偏差为0r的标准偏差为0.0071,tanD.0071,表明该测L的标准偏差为0试系统具有较好的重复性

.

5 结论

考虑到多数加工成型的被测板状样品材料通常存在微小弯曲的特征,本文提出了由被测样品板构成的终端短路和传输两种状态的二端口网络测试方案,有效地解决了因样品板弯曲给测试结果带来较大误差的问题.同时,对所建立的测试模型进行了理论分析,组建了采用聚焦透镜天线的介质材料电磁参数测试系统,讨论了实现测试系统校准的TRL方法和提高测试精度的时域门技术.通过对不同样品的测试,验证了测试方案的可行性和合理性,以及理论分析的正确性和测试系统的准确性和重复性.实测结果表明,该测试方法和测试系统具有较大的实用价值.参考文献:

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表1 大损耗介质材料电磁参数重复测试结果(f=10GHz)序号

rtanDELcrtanDL

112.380.261.110.62

212.370.261.110.63

312.450.271.120.61

412.420.271.100.62

512.430.261.110.62

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