[发明专利]基于开口矩形波导的介质复介电常数无损反射测量方法

摘要

本发明属于微波无损测量领域，提供一种基于开口矩形波导的介质复介电常数无损反射测量方法；本发明采用将待测介质板远离辐射口径面的方式，减弱待测介质板复介电常数以及尺寸的变化对波导辐射口径面不连续处的高次模反射场分布的影响，在特定距离范围内可认定高次模反射场分布近似不变，进而通过对已知介电常数介质板反射系数的测量，实现对单模分析方法误差的校准，本发明仅仅考虑波导辐射口径面主模传输就能够得到准确的结果，计算过程更加简单，大大减少运算量；且由于开口矩形波导无需紧贴待测介质，也可实现介质复介电常数的非接触测量，有着更加广阔的应用前景。

主权项

1.基于开口矩形波导的介质复介电常数无损反射测量方法，包括以下步骤：步骤1：搭建测量平台，将开口矩形波导与矢量网络分析仪的测试端口相连，并对开口矩形波导的辐射口径面进行校准、使其成为测试参考面，其中，开口矩形波导的窄边宽度为2b、宽边长度为2a；步骤2：选取介电常数为ε′_r、厚度为d′₂的标准测试件作为校准件，将校准件放置在距离测试参考面d₁距离的位置，并对开口矩形波导辐射口径面主模反射系数进行测量，记为Γ′；进而计算得校准系数T：其中：ω＝2πf为电磁波的角频率、μ₀和ε₀分别为自由空间的磁导率和介电常数，k_x、k_y为二维空间平面x、y所对应的平面波谱域分量；步骤4：测量待测介质厚度、记为d₂，并将待测介质放置在距离测试参考面d₁距离的位置，并对开口矩形波导辐射口径面主模反射系数进行测量，记为Γ；步骤5：建立逆向求解待测介质复介电常数的优化目标函数：采用二维搜索或迭代算法求解F(ε_r)的最小值，F(ε_r)的最小值对应的ε_r则为待测介质的复介电常数。