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。     

一种斜孔脊波导的介电常数测量装置

为准确测量腐蚀性液体的复介电常数并扩展微波能的工业应用，本文提出了一种基于传输/反射法的非接触式斜孔脊波导介电常数测量装置。在2.45 GHz频率和室温条件下测量了甲醇和乙醇及其混合溶液的散射参数，采用人工神经网络算法，以散射参数为输入，反演得到相应溶液的介电常数。测量结果与文献一致，验证了测量的准确性。待测物以试管为容器，避免了液体对测量装置的腐蚀。该系统还可测量固体及固体粉末的常温和高温介电特性，在微波能的工业应用中具有良好的前景。     

一种介质集成悬置线结构的介电常数测量装置

为进一步提高介质复介电常数测量精度和范围,本文提出了一种工作于C波段的基于介质集成悬置线(SISL)结构的复介电常数测量装置。该装置具有小巧精致、成本低、精度高和适用范围广等特点,探头由部分镂空的5层介质板黏合而成的谐振腔、测量加载缝和馈电耦合3部分构成,工作的基本原理是通过上盖板面缝隙引入待测样品带来的腔内电磁场分布扰动,从而得到频率和品质因数(Q值)的变化,并使用仿真数据训练过的人工神经网络(ANN)对上述变化量进行反演,得到待测介质节点常数数值。在水–乙醇二元混合溶液的实验中,结果与理论数值实部误差3.75%,虚部误差1.75%,具有较高的测量精度。     

非对称共面波导特性参数的时域反射测量

提出了采用时域反射测量方法测量背敷金属化层非对称共面波导的特性参数，介绍了测量不连续点特性阻抗和传输线有效介电常数的原理与方法，给出了测量背敷金属化层非对称共面波导的实验结果和有关数据，对实验进行了说明，并对实验结果及其误差进行了分析。     

一种超介质液体浓度传感器的设计

为了解决传统传感器存在的尺寸过大,灵敏度受限的问题,利用超介质的非常规特性,设计了一种基于六边形互补开环谐振器(CSRR)的二元混合物浓度传感器,提出一种将微流体管嵌入该传感器中心的方式来检测少量样本。将3种二元混合物:甲醇-水、乙醇-水和甲醇-乙醇,分别以20%的步长配置出6种不同浓度和具有不同介电常数的溶液。通过分析仿真数据中谐振频点或谐振点深度与混合物浓度的关系,得出在工作频率为2～3 GHz时,设计的传感器对介电常数相差较大的甲醇-水、乙醇-水的灵敏度分别高达19.7 MHz/10%浓度、26.1 MHz/10%浓度。更值一提的是对介电常数非常接近的甲醇-乙醇的灵敏度也能高达7.5 MHz/10%浓度,并通过实验对仿真结果进行验证。此外,仿真并分析了不同的环个数和环形状(三角形、四边形、五边形、六边形和圆形)对S参数的影响,得出六边形为最优结构,并利用等效电路对传感原理和设计结构进行了理论分析。结果表明:所设计的传感器在最优结构条件下,具有高灵敏度、尺寸紧凑、非接触式传感、选择性高的特点,在多功能传感器应用领域具有巨大潜力。     

DMSO-乙醇混合溶液相对介电常数特异性的理论与实验研究

在20℃下分别测量了二甲基亚砜(DMSO)、乙醇及其混合溶液的相对介电常数,发现某些浓度的混合溶液的相对介电常数虚部大于其任一组分的相对介电常数虚部的特异现象.为解释该特异现象,本文基于密度泛函理论对(DMSO)m(C2H5OH)n(m+n≤4)团簇进行了系统研究,并给出了相应分子团簇的团簇半径.通过分析分子团簇的团簇半径,发现计算结果可以很好的解释DMSO-乙醇混合溶液相对介电常数虚部出现的特异行为.     

多层屏蔽共面波导模型及其实验

提出了一个屏蔽多层共面波导模型.由这个模型可以演变出20种非对称共面波导.为了获得特性阻抗和相对有效介电常数的封闭解析表达式,采用保角交换方法对所提出的模型进行了分析.然后利用该模型分析了一个共面波导的特例,对这个特例进行了计算并制作了这个特例的样品.采用时域反射法对样品的特性阻抗和相对有效介电常数进行了测试.通过比较理论计算与实验结果,说明了这个模型是准确和有效的.     

高阻硅衬底MOS结构共面波导的偏压特性

提出一种新型高阻硅(电阻率ρ>8kΩ.cm)衬底MOS(metal-oxide-semiconductor)结构的凸起式共面波导。给出了其在50MHz～40GHz频段的插入损耗和回波损耗测试结果,以及在-40V～+40V直流偏压下散射参数的变化。结果表明,随着偏压的变化,回波损耗在Ka波段极值点的频率和幅值均会产生偏移,插入损耗极值点的频率基本没有偏移,只存在幅值偏移。共面波导的损耗偏移与MOS结构的Si-SiO2界面效应有关,在凸起式共面波导损耗的偏压实验中,观察到与传统MOS结构共面波导相反的曲线,并尝试给出了理论解释。该文设计的共面波导在35GHz下实现了小于-0.010dB/mm的损耗,优于Ka频段硅衬底共面波导已报道的结果。     

伊维菌素在醇及醇-水混合溶剂中溶解度的测定与关联

为了优化阿维菌素催化加氢制备伊维菌素的工艺条件,对伊维菌素的溶解度进行了研究。该文采用平衡法测定了293.15~333.15 K时,伊维菌素在甲醇、乙醇以及不同比例的甲醇-水和乙醇-水混合体系中的溶解度,并对实验结果采用多项式经验方程、理想溶液模型和Apelblat方程模型进行了关联。结果表明:伊维菌素在这两种醇-水溶液体系中的溶解度均随温度的升高而增大;相同温度下,伊维菌素在甲醇-水溶剂体系中溶解度随水含量的增大而下降,而在乙醇-水溶剂体系中溶解度在85%乙醇水溶液中达到最大,在纯乙醇中溶解度反而减小。用三种方程模型计算的理论溶解度与实验值吻合良好,相关性均0.98,其中,Apelblat模型的相关性数值较大,关联结果最好。实验得到的溶解度数据和关联结果对伊维菌素结晶工艺的研究具有较大的指导意义。     

非对称共面波导-槽线转接器S参数的分析与计算

为进一步提高共面波导与槽线连接的灵活性,设计一种非对称共面波导-槽线转接器.利用基于Mur-PML混合吸收边界条件的时域有限差分法,分别计算了对称共面波导-槽线转接器与非对称共面波导-槽线转接器在3～8 GHz的S参数.结果表明:计算结果与实际测试结果吻合较好;非对称共面波导-槽线转接器在设计的灵活性与阻抗匹配方面均优于对称共面波导-槽线转接器.     

新型耦合共面波导的分析

以精确的或近似的保角变换技术对两种新型耦合共面波导进行了分析，导出了两种结构的等效介电常数和特性阻抗的封闭表达式，提供了数值结果．结果显示了这些结构的特性．     

一种新型部分介质共面波导

提出一种具有部分介质的新型共面波导传输线,并采用电磁数值方法对该传输线的有效介电常数、特性阻抗及群时延特性进行分析和仿真.结果表明,该传输线较传统共面波导更为灵活,更加便于调整,同时具有良好的色散特性,有较高的应用潜力和研究价值.     

背敷金属化层非对称共面波导的分析与测试

为了建立一般背敷金属化层共面波导的计算机优化设计数学模型，首次提出了背敷金属化层非对称共面波导结构，并采用保角变换方法分析了背敷金属化层非对称共面波导的特性．推出了这种微波平面传输线的有效介电常数、特性阻抗和电场强度解析表达式，给出了数值计算结果和实验测试结果．计算结果与实验结果的一致性说明了理论的正确性．     

大功率微波作用下溶液复介电系数测量新方法

化学反应过程中的等效复介电系数测量是微波化学研究的重要内容.传统的复介电系数测量方法一般都需要测量反射系数的相位.而在大功率微波条件下，很难做到对反射系数相位的准确测量.为解决该问题，基于天线模型提出了一种新的测量方法.并对氯化钠水溶液和甲醇/乙醇混合溶液的复介电系数进行了测量.实验结果和相关文献中的公式计算值基本吻合.     

椭圆柱共面波导的准静态分析

利用保角变换技术对两种椭圆柱共面波导的传输特性作了准静态分析，导出了两种结构的有效介电常数和特性阻抗的封闭表达式，并提供了计算曲线．结果表明，这种方法是有效的     

片状介质材料复介电常数优化计算及测量

采用终端短路同轴开口波导技术,将开口同轴波导作为传感器,测量样品加载时的复反射系数,运用优化迭代反演求得待测材料的相对介电常数.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复反射系数,复反射系数参考值与理论计算值基本吻合,证明了该方法的合理性及可行性.     

共面波导边缘结构的平面单极子天线

共面波导与微带线相比具有较低的损耗,并易于与其它电路结构集成。传统共面波导馈电的矩形单极子天线频带较窄。为了展宽天线带宽在矩形贴片底部开槽,并将共面波导的中心导带延伸至凹槽顶端进行馈电。将凹槽的顶端和共面波导的一部分地面设计成渐变结构,并通过在凹槽中插入阶梯结构对天线的输入阻抗进行调整。仿真结果表明,新型结构可将天线带宽由原来84.8%展宽到167.2%(频率范围为:2.17GHz～24.3GHz,S11≤-10dB)。实际测试结果与仿真值吻合良好。该天线具有近似全向的辐射特性,适合于便携式超宽带通信系统。     

覆盖高介电常数薄层介质波导传输常数的计算

本文介绍一种用有效介电常数(EDC)法计算介质波导传输常数时的修正方法,具体计算了覆盖高介电常数介质薄层的介质镜像波导和陷波镜像波导的传输常数。实验测量了覆盖高介电常数介质薄层的陷波镜像波导的导波长,数值计算得到的导波长和实验测量结果相当符合。     

共面波导馈电圆极化微带天线研究

对一种结构新颖的共面波导馈电圆极化微带天线进行了研究。天线的辐射单元采用两个方形贴片,简并分离单元分别附加在两个方形贴片的不同边沿,共面波导开路终端通过耦合对两个方形贴片进行馈电。整个天线具有对称的结构,抑制了共面波导中的偶模分量,产生了两个同旋向的圆极化辐射波。分析并设计了这种天线单元,天线的实测-10 dB回波损耗带宽达到11.6%,圆极化带宽达到1.86%,在前、后两个方向上均辐射左旋圆极化(LHCP)波。理论设计结果与实测结果吻合较好。     

全屏蔽共面耦合波导的准静态分析

采用保角变换技术对全屏蔽共面耦合波导的传输特性进行了分析,导出了全屏蔽共面耦合波导奇偶模特性阻抗的简明公式,提供了该结构的计算数据和曲线．数值结果表明,这种分析方法是正确的．