一种宽带电磁特性时域同轴传输线测量方法

摘要

本发明提供一种宽带电磁特性时域同轴传输线测量方法，传输线分为L1和L2两段分别为空气填充，L段为被测材料填充段，利用矢量网络分析仪的时域测量方法，获得多次反射脉冲信号，第一个脉冲信号为L1与L交界面的反射信号，第二个脉冲信号为L与L2交界面的反射信号，第三个脉冲信号为电磁波信号反向传输到达L与L1交界面的反射信号，每个脉冲信号都包含了材料电磁信息，利用其中某几个特定脉冲就可能获得材料电磁特性。采用上述方案，具有样品定位功能。由于同轴空气线截面尺寸比较小，通过传统的机械测量方法很难获得材料在夹具当中的准确位置。通过矢量网络分析仪的时域测量功能，从脉冲反射点位置可以获得材料到端口的距离。

主权项

一种宽带电磁特性时域同轴传输线测量方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：按照矢量网络分析仪时域门的设置方法，设置时域门(10)，取出第一个脉冲信号，并将时域信号通过傅立叶反变换获得频域测量数据$S_{11}^T\left(\omega \right)=\Gamma \left(\omega \right)e^{-j2{\beta }_0{L}_1}---\left(1\right)$式中，Γ(ω)为L1与L两段传输线交界面处电场的反射系数；第二步：按照矢量网络分析仪时域门的设置方法，设置时域门(20)，取出第一和第二个脉冲，并通过傅立叶反变换获得频域测量数据：$S_{11}^{\mathrm{TT}}\left(\omega \right)=-\Gamma \left(\omega \right)[1-{\Gamma }^2\left(\omega \right)]e^{-j2{[\beta }_0{L}_1+\gamma \left(\omega \right)L]}---\left(2\right)$式中，e为自然常数，j为单位虚数；最后一步：先求解方程(1)和方程(2)组成的方程组，可得Γ(ω)和γ(ω)；一旦求得Γ(ω)和γ(ω)，便通过求解方程(3)和方程(4)组成的方程组，得到材料的介电常数和磁导率：$\Gamma \left(\omega \right)=\frac{Z\left(\omega \right)-Z_0}{Z\left(\omega \right)+Z_0}---\left(3\right)$$\gamma \left(\omega \right)=\mathrm{j\omega }\sqrt{{ϵ}_r\left(\omega \right){\mu }_r\left(\omega \right)}\sqrt{{ϵ}_0{\mu }_0}---\left(4\right)$其中，$Z\left(\omega \right)=60\sqrt{\frac{{\mu }_r\left(\omega \right)}{{ϵ}_r\left(\omega \right)}}\ln (b/a)---\left(5\right)$式中，a、b分别为同轴线内外导体半径，ε₀、μ₀分别为自由空间的介电常数和磁导率，ε_r(ω)、μ_r(ω)分别为被测材料的相对介电常数和相对磁导率。