西北工业大学吴昌英获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种使用带状空气线测量各向异性材料的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115932408B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211340990.4,技术领域涉及:G01R27/26;该发明授权一种使用带状空气线测量各向异性材料的方法是由吴昌英;高阳;马承乾;李建周设计研发完成,并于2022-10-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种使用带状空气线测量各向异性材料的方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种使用带状空气线测量各向异性材料的方法,使用带状空气线作为测量设备,在测量过程中在带状空气线的导带上下均放置待测样品,使得在待测样品区域为TEM模,从而保证了测量结果的准确性。使用multireflect‑thru校准技术对测量系统进行校准,整个校准过程在空气带状空气线的基础上仅使用一个金属短路板完成校准。本发明使用线性组合的方法求解各向异性材料的介电常数和磁导率,避免了由于电磁场的不同方向的场分量对测量结果的影响。从而实现了在低频下使用带状空气线对各向异性材料的介电常数和磁导率的准确测量。
本发明授权一种使用带状空气线测量各向异性材料的方法在权利要求书中公布了:1.一种使用带状空气线测量各向异性材料的方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1:所述带状空气线由一块导带和上下两块接地板构成,导带与上下接地板之间使用塑料螺柱进行支撑,导带两端设置阶梯型过渡带实现阻抗匹配,导带两端使用同轴线进行激励;在使用带状空气线测量各向异性材料时,在待测材料区域为TEM模; 步骤2:对带状空气线测量系统进行multireflect-thru校准; 使用四个反射标准和一个直通标准完成系统的校准;将带状空气线的横向中间位置定义为测量参考面,带状空气线自身作为直通标准;在导带和接地板之间放置金属短路板,通过将金属短路板移动到四个不同位置实现四个反射标准; 步骤2-1:使用矢量网络分析仪连接带状空气线,矢量网络分析仪的A端口和B端口分别连接导带左端和右端的同轴线接头;将金属短路板分别放置在带状空气线中四个不同的位置,作为四个反射标准分别测量四个反射标准在频带0.3-1GHz的正反双向的S参数记为分别代表第i个反射标准上标”~”表示测量值,其中S参数的矩阵形式为 对于A端口和B端口,反射标准距离测量参考面的长度分别记为lAi和lBi,4个反射标准具有相同的传播常数为γA和γB,相同的反射系数ΓT;EA和EB的具体表示如4和5所示为校准过程中用来代表误差矩阵的校准参数; 对于A端口,四个反射标准存在下列方程: 其中E’iA=EiAΓT, 使用牛顿迭代法求解方程detPγA=0,得到传播常数γA;其中PγA是式1的系数矩阵; 进一步由: 求得E’1A、E2A和E’3A; 对于B端口,同样求出E’1B、E2B和E’3B,在求解B端口的过程中即为B端口的反射系数; 步骤2-2:采用矢量网络分析仪测量空带状空气线即直通标准的正反双向S参数求得反射标准的反射系数ΓT为: 结合E’iA=EiAΓT得到校准参数: 和 步骤3:将两块相同大小的各向异性材料组成第一组样品,两块各向异性材料分别放置于带状空气线的导带上方和下方,采用矢量网络分析仪测量第一组样品的S参数,第一组样品的ξ和η轴与带状空气线的x轴和y轴保持一致; 则放置第一组样品时带状空气线的传输矩阵由下式求得: 其中, 第一组样品两端表面为参考面的传输矩阵T如下: 得到第一组样品的S矩阵Sm; 步骤4:使用NWR算法,通过第一组样品的Sm矩阵计算其介电常数εr1和磁导率μr1; 记: 则反射系数表示为: 传播因子表示为: 介电常数εr1和磁导率μr1由下面两个式子求得: 其中λ0为自由空间中的波长,λc=∞为TEM模的截止波长,l为第一组样品沿电磁波传播方向的厚度; 步骤5:将第一组样品的两块各向异性材料旋转后作为第二组样品,第二组样品的ξ轴和η轴在测量过程中分别和带状空气线的y轴和x轴方向保持相同;重复步骤3与步骤4的过程,计算出第二组样品的介电常数εr2和磁导率μr2; 步骤6:各向异性材料在ξ轴和η轴的介电常数εrξ和εrη以及磁导率μrξ和μrη由下列方程组求得: aεrξ+bεrη=εr115 aεrη+bεrξ=εr216 bμrξ+aμrη=μr117 bμrη+aμrξ=μr218 其中a、b为常量,体现了电磁场在带状空气线中的x方向和y方向分量的关系。
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