微带线法测量微波材料的复介电常数

电磁波传输介质的电磁参数的准确测量,对材料的实际应用十分重要。研究微波材料介电常数的微带线测量方法,通过正演和反演过程的求解分析,对不同介电常数的材料进行了实际计算,同时还对测试误差进行了简要分析。结果表明,微带线测试微波材料的复介电常数方法可行,测量过程较为简单,测量结果准确。     

平板介质的微波分裂腔法介电常数测试技术

为实现微波频段平板类介质材料的介电常数的无损测试,研究了分裂式圆柱形谐振腔测试方法。介绍了分裂式圆柱形谐振腔的电磁场分析理论,采用模式匹配技术实现了介质加载条件下腔内电磁场分布的精确求解,得到了腔体谐振频率与材料介电常数之间的准确关系。在理论分析的基础上,制作了空腔谐振频率为10 GHz的分裂式谐振腔,并与前期研制的闭式谐振腔进行对比测试,介电常数实部测量结果相对误差小于1%。与国外同类产品进行对比测试,介电常数实部结果基本一致,损耗角正切测量结果更接近于文献参考值。因此,微波分裂腔法能够实现平板介质板材的无损测量,具有准确度高,使用方便等突出优势,可在微波频段内实现介电常数为1～20,损耗角正切为1×10^-3～1×10^-5,板材厚度为0.1～2.0 mm的各类平板介质材料介电常数的准确测试。     

固体电介质微波介电参数的耦合器测量技术

论述了微带分支线耦合器非破坏性测量固体电介质复介电常数的方法,阐明了3dB分支线耦合器用于介电常数测量的原理,提出的分支线耦合器的输出与耦合端口各连接一段终端开路的微带线,待测物放在其中的一条线上。待测物的介电常数可通过测量两端口的散射参数的幅度进行计算。运用提出的方法,在2.45GHz下测量了特氟龙、聚丙烯等固体电介质的复介电常数,其结果与文献相吻合。     

固体电介质微波介电参数的耦合器测量技术

论述了微带分支线耦合器非破坏性测量固体电介质复介电常数的方法,阐明了3dB分支线耦合器用于介电常数测量的原理,提出的分支线耦合器的输出与耦合端口各连接一段终端开路的微带线,待测物放在其中的一条线上。待测物的介电常数可通过测量两端口的散射参数的幅度进行计算。运用提出的方法,在2.45GHz下测量了特氟龙、聚丙烯等固体电介质的复介电常数,其结果与文献相吻合。     

带状线法测量微波材料的复介电常数

精确测量低损耗微波材料的复介电常数十分重要。利用带状线法测量微波介质基板常温和变温的复介电常数,得到了高精度的测试结果。结果表明了用带状线法测量低损耗微波介质基板复介电常数的有效性和准确性。还分析了带状线测试方法中产生的误差和应该注意的事项。     

基于复合超介质基板的微带天线设计与分析

利用方形开口谐振环、微带线和缺陷地结构建构了一种结构较为简单、便于调节的腔体型结构超介质。仿真结果表明,设计的超介质在1.0~3.6 GHz、3.8~7.1 GHz和7.2~8.0 GHz三个频段内均具有等效介电常数和等效磁导率小于零的左手材料特性。将超介质单元周期性地镶嵌在一种普通多频微带天线的介质基板内,实现了基于复合超介质基板天线。测试结果表明,在工作频率为1.61,3.44和3.9 GHz的微带天线中加载这种超介质结构覆层后,其谐振频率分别降低了60,70和40 MHz,同时将4.53~4.80 GHz和4.97~6.00 GHz两个工作频段扩展为4.6~6.0 GHz的超宽带。所设计的天线整体性能良好,且满足了WLAN在5 GHz通信频段的要求。     

基于复合超介质基板的微带天线设计与分析

利用方形开口谐振环、微带线和缺陷地结构建构了一种结构较为简单、便于调节的腔体型结构超介质.仿真结果表明,设计的超介质在1.0～3.6GHz、3.8～7.1GHz和7.2～8.0GHz三个频段内均具有等效介电常数和等效磁导率小于零的左手材料特性.将超介质单元周期性地镶嵌在一种普通多频微带天线的介质基板内,实现了基于复合超介质基板天线.测试结果表明,在工作频率为1.61,3.44和3.9GHz的微带天线中加载这种超介质结构覆层后,其谐振频率分别降低了60,70和40MHz,同时将4.53～4.80GHz和4.97～6.00GHz两个工作频段扩展为4.6～6.0GHz的超宽带.所设计的天线整体性能良好,且满足了WLAN在5GHz通信频段的要求.     

毫米波椭偏测量法的数值模拟研究

介绍了一种新型的毫米波椭偏法,可以用来测量介质材料的介电常数和厚度.通过分析入射波波长和入射角的不同取值对实验结果的影响,给出了入射波波长和入射角的取值范围,同时对介电常数、厚度与椭偏参数之间的关系进行了数值模拟研究.研究结果表明,由椭偏参数经数值计算反演出的介电常数、厚度通常会出现多值的情况.但对大多数的介质薄膜而言,却可以通过该方法求出唯一确定的介电常数与厚度,表明了毫米波椭偏法在介质参数测量上的可行性.     

同轴探头法测量片状介质材料的微波介电常数

提出了一种可用于测量片状介质材料微波复介电常数的同轴探头技术,该技术将同轴探头紧贴有导电衬底的片状介质,通过测量探头终端的矢量反射系数来确定介质的微波复介电常数。详细介绍了所采用的理论模型和测量系统。测量了一些常见介质材料的介电常数,测量值与理论值基本吻合。文章的同轴探头技术不仅可用于测量厚度较小的片状介质,而且可用测量样品量有限的液体。     

微带芯片互联失配分析及匹配电路设计

20GHz以上,当微带衬底材料的介电常数较低(εr=2.2),而GaAs芯片的介电常数为12.9时,直接用50Ω微带互连会产生较大的反射。对微带芯片互联的失配形式进行了分析和研究,采用在微带与芯片间加一段高阻微带线的方法进行匹配互联,并针对于25~30GHz频率范围对高阻微带线宽度和长度进行仿真和优化。相对于直接互联,匹配互联的插入损耗减小了0.4dB左右,回波损耗减小了9dB以上。最后对直接互联和匹配互联分别进行实物加工装配,测试结果与仿真结果相吻合。     

微带调相器

在传统的微带线上附加(一层)介质覆盖板(以下简称盖板)可以做成微带调相器。调相器产生的相移量可通过适当地选择盖板的介电常数、高度和长度来达到。在2GHz时的测试结果同预测的计算值比较一致。     

测量低损耗薄膜材料介电常数的标量法

依据被测介质性质,在现有实验设备条件下,提出了一种标量法测量低损耗薄膜介质介电常数的新方法.该方法利用传输线法测量原理,先测量待测介质损耗,间接得到反射系数,由反射系数与介电常数关系式,推导得出待测介质的介电常数.该方法有样品容易制作,测量简单准确等特点.通过测量实例的误差分析,指出标量法测量薄膜材料介电常数的不足,提出相应的改进措施.     

宽边侧边耦合四微带传输线的频率特性

本文用谱域阻纳分析法研究了普遍的多层介质宽边侧边耦合多微带线的频率特性,给出了三层介质宽边侧边耦合四微带线的特性阻抗及等效介电常数的设计曲线。结果还表明该结构的偶-奇模特性阻抗Zeo随频率变化很大,当相对介电常数r较小时,变化更大。     

一种基于超介质覆层加载的LTE天线设计

将弧形微带线、圆形开口谐振环和方型DGS(Defected Ground Structure)组建了一种平面微带型超介质单元,该单元在微波频段内具有等效介电常数和等效磁导率均小于0的特性。同时在双层贴片与接地板之间利用短路针加载技术,设计了一种结构简单的普通微带天线。MATLAB和HFSS软件仿真结果表明,设计的平面型超介质单元在1~10 GHz频段内具有多个等效介电常数和等效磁导率均小于0的频段。将由超介质单元构成的覆层加载到天线辐射贴片前方,构建一种工作频段完全覆盖1.92~1.98 GHz,2.11~2.17 GHz的LTE(Long Term Evolution)超介质天线。仿真结果表明,加载超介质覆层后微带天线的工作频段分别扩展为1.91~2.05 GHz、2.09~2.19 GHz频段,增益也提高了至少2 dB。     

超宽带实用型介质谐振器天线研究与设计

现代无线通信技术为了减少系统复杂性,对单一天线带宽的性能要求越来越高,故设计一种具有实用性的超宽带介质谐振器天线(DRA)。该天线采用微带线缝隙耦合馈电方式,通过微带线给接地板上的矩形槽和"U"型槽馈电,然后通过槽将电流输入到介质谐振器中。为了防止电磁波的散射,在介质谐振器背面附上寄生贴片,上部加入反射板,可以将天线的性能大幅度提高。该天线分别谐振在5.25 GHz和6.3 GHz,工作在4.6~6.8 GHz,其中5.1~5.9 GHz是WLAN波段,其阻抗带宽达到了39%,因此具有很好的实用价值。该天线的仿真结果由电磁仿真软件得到,通过Agilent Technology PNA N5245A矢量网络分析仪测量天线的回波损耗及增益,得到的测量结果和仿真结果吻合。     

毫米波段复介电常数测量的开放腔法改进

为实现毫米波段低损耗电介质材料的复介电常数高精度测量,文章主要关注开放腔法宽频带内腔长的精确确定、相对介电常数反演的多值解、误差的完整分析、测试系统检验以及自动测量等理论和技术难题.显然,这些问题的存在会影响开放腔法测量的正确性和精确性.通过研制和构建Ka波段上的开放腔自动测试系统,成功解决上述问题,完善和发展了开放腔测量理论.误差分析表明:本测试系统对相对介电常数和损耗正切的相对不确定度分别小于0.17%和20.4%.自动测试系统操作简便,测试结果可信且精度高.     

40～110 GHz介质材料自由空间法电磁参数测量

为研究介质材料40～110 GHz频段下的电磁参数,搭建了自由空间测量系统并进行TRL(直通、反射、传输线)校准,聚四氟乙烯标准样的电磁参数实际测量为εr=2.25±0.15,μr=1.01±0.01.测量结果及不确定分析结果显示,在40～110 GHz频段内基于该方法的测量系统具有较好的测量精度.     

一种新颖的应用于无线局域网的小型化单极子天线

给出了一个新颖的三频工作的单极子天线,并可以应用于无线局域网。这个天线由对称结构和地板组成,它们分别印刷在介电常数为4.4、厚度为1.6 mm 的FR4 介质板的两面,并且采用微带线的馈电方式。这个天线有着小型化尺寸26 mm×20 mm×1.6 mm。测量结果显示,低频和高频的-10 dB 阻抗带宽分别为2.3-2.5 GHz 和4.7-6.8 GHz;这个 带宽覆盖了2.4/5.2/5.8 GHz 无线局域网工作频段。同时得到了较好的全向方向图。这个天线的低频和高频的平均增益分别为2dBi 和3.7dBi。     

一种应用于TD-LTE通信终端的天线设计与研究

运用传统的缝隙刻蚀技术与短路针加载技术,设计了一种构造简单的普通微带天线。同时将由微带线、三角形开口谐振环和缺地陷结构组建的超介质覆层加载到普通微带天线上方,构建形成一种基于超介质覆层的微带天线。MATLAB和HFSS联合仿真结果表明,超介质覆层在1-3GHz频段内具有负等效介电常数和负等效磁导率的特性。与普通微带天线相比,基于超介质覆层微带天线工作频带由原来的1.88-1.92GHz、2.6-2.65 GHz分别扩展为1.86-1.91GHz、2.57-2.64GHz,增益的最小增幅达到0.02d B。设计的超介质微带天线的工作频段和增益均满足了TD-LTE(1.880-1.900GHz、2.575-2.635 GHz)通信要求,其扩频手段和提高增益的方法也为设计性能更为优良的TD-LTE天线提供了一种参考思路。     

DGS微带线滤波器设计

利用三维场分析法分析了DGS微带线的频率特性，利用电路分析法讨论了DGS微带线的等效LC电路及其参数提取。然后讨论了哑铃的形状、大小、间隙以及介质介电常数对其频率特性的影响。最后给出采用DGS微带线设计的低通滤波器的仿真结果和实验测试结果。