采用谐振腔微扰法的NiZn铁氧体介电常数测量

谐振腔微扰法广泛用于材料微波介电性能的测量,它与常规的测量方法相比,具有样品尺寸小、计算公式简单的优点,在近似计算频率、谐振腔品质因数、材料的介电常数等方面具有较高的应用价值.采用谐振腔微扰法,测量不同配方NiZn铁氧体在微波频段的复介电常数,计算得到介电常数的虚部ε″和实部ε',进而分析Ni和Zn的含量对NiZn铁氧体材料介电常数的影响.     

一种测量微波介质基板复介电常数的方法

为了测量微波介质基板的复介电常数,提出了一种基于微带线测量的方法。通过使用微带线相关理论模型和电磁场仿真软件计算微带线辐射损耗,编写相应的计算机程序可以测得微波介质基板的复介电常数。在测量中,通过使用除长度外其他参数均相同的2条微带线的测量数据进行计算,减弱了由于实际测量中引入同轴接头而产生的测量误差。对多种常见的微波介质基板进行了测量,结果表明:与标称值相比,介电常数实部误差为1%左右,损耗角正切误差为10%左右,该测量方法切实可行和精确性高。     

冷却速率对高碳铬铁粉电磁性能的影响

采用矢量网络参数法在1~18 GНz频段内分别对电阻炉、空气和水浴中冷却的高碳铬铁粉的电磁性能进行研究.随着冷却速率的提高,高碳铬铁粉的相对复介电常数实部和虚部在大多数频率下均增大.空冷和水冷粉料的相对复介电常数虚部在12~18 GНz频率范围内因极化弛豫而产生较大的峰值.同一频率下相对复磁导率实部随冷却速率变化的趋势与相对复介电常数相反.水冷粉料的相对复磁导率虚部在3~5GНz以外的频段内均大于另两组冷却粉料,且三组粉料的虚部在低频及高频条件下均具有峰值.在2.45 GНz的微波加热频率下,炉冷、空冷及水冷粉料的反射损耗分别为-2.30、-2.15和-2.07 dB.水冷粉料的介电损耗因子及磁损耗因子最大,微波场下具有最佳的升温速率与反应效果.     

石墨烯2种电导率模型的比较与分析

基于2种不同的描述石墨烯电导率的公式(Kubo公式和Drude公式),对于微波波段石墨烯的电导率、介电常数及折射率进行了计算,并将得到的结果进行比较与分析.结果表明,2种微波波段公式得到的石墨烯电导率相差无几,介电常数虚部完全相同,但实部有着明显的差异.Kubo公式计算出来的介电常数实部随着频率的增加趋近于Drude公...     

Dy掺杂Bi1-xDyxFeO3多铁性材料微波电磁特性研究

采用溶胶-凝胶法制备Dy掺杂的Bi1-xDyxFeO3多铁性材料,利用XRD,SEM对材料物相、微结构及形貌进行表征分析;分别采用传输/反射法和弓形法,借助微波矢量网络分析仪测量系统,测量材料试样的微波电磁参量及吸波性能.在实验研究煅烧温度对材料微结构和形貌影响的基础上,确定最佳煅烧温度,进而探讨Dy掺杂量对Bi1-xDyxFeO3材料的微结构、复介电常数和复磁导率频谱特性、电磁损耗机制以及微波吸收性能的影响.结果表明:850oC的煅烧温度制备的Bi1-xDyxFeO3材料杂相基本消失,材料颗粒为亚微米尺寸的短纤维状;Dy掺杂能有效抑制材料中杂相形成和煅烧过程Bi3+挥发,有助于抑制螺旋形自旋磁结构,从而提高复介电常数实部和虚部,增强磁谱的弛豫特性;Bi1-xDyxFeO3材料中介电损耗和磁损耗两种机制共存且存在竞争与协同效应,Dy掺杂可以改善Bi1-xDyxFeO3材料微波高频段的吸波性能.     

电熔氧化锆在微波场中的吸波特性和升温行为

研究以电熔法制备的电熔氧化锆在微波场中的吸波特性及其复介电常数与微波频率的关系,测定电熔氧化锆在微波场中的升温曲线,采用微波谐振腔法测定电熔氧化锆的吸波特性,利用X射线衍射仪和扫描电镜研究微波加热的电熔氧化锆相组成和微观结构.研究结果表明:电熔氧化锆具有良好的吸波特性,在微波输出功率为3 kW的条件下能以368.75℃/min的平均升温速率快速升温,在2.45 GHz频率下其介质损耗因数为1.112,电熔氧化锆晶体中存在的晶体缺陷、晶格畸变和氧空位对加强微波的吸收有较大的作用.     

一种双频基片集成波导介电常数测试系统

为了同时测量不同频率下的复介电常数,设计了一种基于基片集成波导结构可工作于S和C波段的双频介电常数测量系统,在2.45和5.85 GHz附近可同时测量待测物的复介电常数。该测试系统的传感器包含2个按对角线级联的正方形谐振腔、2条测试缝隙以及一段微带馈电耦合结构。2条缝隙的工作波段相互独立,待测物接触传感器表面的2条缝隙影响系统的谐振频率和品质因数,基于人工神经网络的反演获得待测物复介电常数。仿真数据作为训练人工神经网络的样本,验证阶段,使用不同浓度的乙醇与水混合溶液检验传感器准确性,与理论值相比,在2.45 GHz时介电常数实部和虚部的测试结果最大相对误差为1.98%和1.28%,5.85 GHz时分别为2.15%和2.68%,该传感器具有较高的精度及双频测量特性。     

SiO_2含量对损耗型CoFeB-SiO_2颗粒膜电磁性能的影响

研究一种可应用于抗电磁干扰和微波吸收的磁性纳米颗粒膜,选用FeCoB作为磁性合金,SiO2为电介质材料,采用磁控溅射工艺制备纳米颗粒膜.重点研究电介质SiO2体积分数对颗粒膜微结构以及电磁性能的影响规律和作用机理.结果表明,适当的电介质体积分数可使颗粒膜保持微波高磁导率和高磁损耗并有效降低介电常数,2 GHz时,复磁导率的实部μ′=31,虚部μ″=45,复介电常数实部ε′=671,虚部ε″=593.     

一种基于神经网络算法的宽带溶液介电常数测量

以共面波导结构和人工神经网络为基础实现了一种宽带溶液介电常数测量.由于共面波导在自由空间中辐射小、结构灵敏等优点,本文通过时域有限差分法算法在1~3GHz下优化设计了一种双端口的U型共面波导传输线作为测量装置.人工神经网络反演算法使用的散射参数全部来自于乙醇-水溶液的实验数据,有效的避免了传统方法中仿真数据与实测数据带来的误差.为验证该神经网络预测的准确性,本文在常温20℃下分别测量了4组不同浓度的甲醇-水溶液和甲醇-乙醇混合溶液在带宽内的传输系数并进行介电常数的神经网络反演.反演结果与Cole-Cole方程下的理论值相比较有较好的一致性,介电常数实部和虚部的相对误差平均为3.6%、3.51%.     

基于修正Cole-Cole模型的Nomex绝缘纸频域介电特性研究

矿用干式变压器Nomex绝缘在老化过程中其介电特性会发生改变,为定量描述其频域介电谱(frequency domain spectroscopy,FDS)随测量温度和老化的变化规律,本文采用修正Cole-Cole模型研究了Nomex绝缘纸的FDS特性,将该模型参量作为Nomex绝缘纸的FDS特征参量,用以反映其绝缘性能。在对不同测量温度和老化程度下Nomex绝缘纸介电特性进行测量后,提取了修正Cole-Cole模型参数,分析其变化规律后发现,随着测量温度的上升,复介电常数实部和虚部的频谱曲线向上和向高频方向偏移;随着老化时间的增加,Nomex复介电常数实部和虚部均有变大的趋势且在低频段下上升速度更快;随着测量温度升高,α和β弛豫过程中介质极化率增大,时间常数减小同时其直流电导率增大,随着老化时间的增加其介电特性出现相同的变化趋势。     

非完全填充谐振腔微扰法测量介电常数实部的改进研究

基于有限元的数值计算方法对高介电常数介质加载的谐振腔作了数值仿真，发现谐振频率与介质插入深度基本呈线性关系.通过引入一个补偿因子对介质的插入深度进行补偿，提高了传统谐振腔微扰法在介质不完全填充时测量介电常数的精度，介质插入深度大于腔体深度的27%时，介电常数实部误差小于3%.     

SiO2含量对损耗型CoFeB-SiO2颗粒膜电磁性能的影响

研究一种可应用于抗电磁干扰和微波吸收的磁性纳米颗粒膜,选用FeCoB作为磁性合金,SiO2为电介质材料,采用磁控溅射工艺制备纳米颗粒膜．重点研究电介质SiO2体积分数对颗粒膜微结构以及电磁性能的影响规律和作用机理．结果表明,适当的电介质体积分数可使颗粒膜保持微波高磁导率和高磁损耗并有效降低介电常数,2GHz时,复磁导率的实部μ’=31,虚部μ″=45,复介电常数实部ε’=671,虚部ε″=593．     

用谐振腔微扰法测量太阳能电池片的介电常数和介电损耗角正切

实验利用近代物理微波技术实验仪器,采用谐振腔微扰法,测量太阳能电池片放入谐振腔前后的频率,应用电磁场理论,能计算得到介电常数的虚部ε″和ε′实部,进而求出太阳能电池片的介电常数ε=ε′-iε″和介电损耗角正切tgδε。     

带线法的测试范围和误差分析

介绍了在微波频率下用带线法测量复介电常数和复磁导率的测试原理。对测试范围和测试误差进行了讨论。适当地选择样品长度,复介电常数εｒ和复磁导率μｒ的测量误差可在±５％以内。测试范围与测试参数值的配合有关,该方法适合微波吸收材料和一般非低损耗材料的测量。     

微波集成电路基片复介电常数的无损测量

提出了一种测量微波集成电路基片复介电常数的新方法。通过测量贴于开口矩形波导外的介质基片的等效导纳值,可计算得到基片的介电常数和损耗角。经过理论分析,给出了修正的导纳计算公式和求解复介电常数的优化算法。     

两相复合材料等效复介电常数的计算

提出了一种弥散体为球状、体积随机分布的两相复合材料介电性能计算模型,通过生成随机数并利用幂指数变换建立随机数与半径之间的对应关系,实现了弥散相与基体的不同体积比.利用有限元法计算了模型中的电位分布,通过能量平衡法求解等效复介电常数的实部和虚部.采用统计平均的处理方法,弥补了具体的计算模型各向异性的缺陷,实现了各向同性的复合材料介电性能的计算.在此基础上研究了基体和弥散体电导率对等效复介电常数的影响规律,并从界面极化的角度揭示了相应的物理过程.     

高频电磁波测量土水系统环保传感器的设计与制造

提出了一种通过利用微波方法测量物质复介电常数来分析土水系统特性的方法,并设计了一种环保传感器.该传感器采用较简单的单端微波反射系数法,并利用多孔陶瓷材料制成渗透室.本文论述了此种传感器的设计、制造以及实现测量的方法.     

带线法的测试范围和误差分析

介绍了在微波频率下用带线法测复介电常数和复磁导率的测试原理．对测试范围和测试误差进行了讨论．适当地选择样品长度,复介电常数εｒ和复磁导率μｒ的测量误差可在±５％以内．测试范围与测试参数值的配合有关．该方法适合微波吸收材料和一般非低损耗材料的测量     

基于传输线理论的电磁波反射系数正交分析研究

分析电磁参数对电磁波反射系数R的影响是电磁波屏蔽吸波研究的热点之一。考虑到影响电磁波反射系数R的因素很多,同时研究多个因素而成为关键点。在前人学者基础上,基于传输线理论,利用正交试验设计进行安排试验,分析研究电磁参数的四个因素以及电磁波频率f、吸波层厚度d六个因素对反射系数的影响。模拟实验结果表面： 对电磁波的反射系数R的影响大小分别为吸波层厚度d、相对复磁导率虚部 、相对复磁导率实部 、相对复介电常数虚部 、电磁波频率f、相对复介电常数实部 ;在X波段区间内,吸波层厚度d对电磁波反射系数具有显著影响,而相对复介电常数实部和虚部、相对复磁导率实部和虚部、电磁波频率产生影响,但不够显著。     

NaCl溶液及海水介质特性的测量

近年来,微波遥感愈来愈受到各国的重视。特别是在海洋探测中,微波更是必不可少的手段。用微波辐射计测量了目标的亮温,要根据物质的比辐射率进行判读,这就必须知道目标物的介电特性。我们用空腔微扰法在1.43GHz 测量了不同浓度的 NaCl 溶液及海水的相对复介电常数,得到了与文献所载相近的结果。本文对测量方法、实验设备作了简单介绍,对结果进行了分析。