SJ 20512 1995 微波大损耗固体材料复介电常数和复磁导率测试方法

微波大损耗固体材料复介电

常数和复磁导率测试方法

 

1范围

1.1  主题内容本标准规定了采用传输／反射原理的微波大损耗固体材料复介电常数和复磁导率的测试方法。

1.2适甩范国本标准适用于均匀、备向同性的微波大损耗固体材料复介电常数和复磁导率的测量。

    频率范围：2～40GHz。

    材料测试范围：ε_r=2～100,μ_r=0.6～10

=<1.2．tan< 1.5

                 tan >0.1。

2引用文件

    GB 11450.2-89空心金属波导   第二部分：普通矩形波导有关规范

3定义3.1符号、代号

a．ε’_r相对复介电常数．ε’_r=ε’_r-jε’_r

b．μ_r：相对复磁导率，μ_{r r}=μ_r-jμ_r

    c．S_11\、S₁₂₁ S₁₁₂ S₁₂₂：双口网络散射参数；

    d．d：试样厚度：

e. f: 测试频率；

f. a: 矩形波导宽边尺寸；

g. b: 矩形波导窄边尺寸；

h. λ₀:自由空间波长；

i.λ_c: 空波导截止波长；

j. λ_yεμ:电磁介质中波导波长；

k．  c：真空中光速；

l．  Z₀：传输线特征阻抗;

m．  ：试样的复反射系统;

n．  T：试样的传输系统；

o．   ：试样电损耗角；

p．    ：试样磁损耗角；

q．  ：试样电磁损耗角tan

       其中：

’=

;

 r．  △|S₁₁|:S₁₁模值的最大测量误差；

s．  △φ₁₁：S₁₁相位最大测量误差；

t．  △| S₂₁|:S₂₁模值的最大测量误差；

u．  △φ₂₁：S₂₁相位的最大测量误差；

v．  △d：试样厚度d的最大测量误差；

w．  △f：频率测量误差；

x．  △ε_r：ε_r的测量误差；

y．  △μ_r：μ_r 的测量误差；

z．  ∧：填充试样的衰减量。

4一般要求

4.1  试验的标准大气条件

    温  度：15～35；

    相对湿度：20% ～80%；

    气  压：试验场所的气压。

5 详细要求

5.1方法原理概要

    将其中填充有被测试样材料的测试夹具接入测试系统，则测试夹具可以等效成为一个双

口网络，由网络理论可以推导出其中试样材料的电磁参数，与该双口网络的S参数之间的关系式。于是通过测出被测网络的【S】矩阵各元素可以求得试样材料的，（等效过程如图1．图2所示）。

图1  测试夹具等效为一个双口网络               图2 双口网络S参数示意图

5.2 试验仪器、设备及其要求

5.2.1扫频信号源

    当频率为2～26.5GHz时，输出功率大于lOmW；频率准确度优于1×10^-4×f，

    当频率为26.5～40GHz时，输出功率大于5mW；频率准确度优于l×10^-5×f

5.2.2网络分析仪

    S参数测试不确定度(2～40GHz)：

    △| S₁₁|≤0.02/| S₁₁|；

    △φ₁₁≤2°／| S₁₁|；

△| S₂₁|≤0.15dB       (A<=10dB)

△| S₂₁|≤0.15dB  +0.02*A     (10<A<30dB)

△| S₂₁|≤0.15dB  +0.04*A     (30dB<=A<=40dB)

△φ₂₁≤2°

其中：A= 201g

5.3测试系统

    测试系统由网络分析仪和测试夹具组成，网络分析仪用于测量装有被测试样的测试夹具的散射参数。

   

图3测试系统示意图

5.4试样及其制备

5.4.1试样夹具

试样制作在试样夹具中，如图4．图5所示。试样夹具可以采用相应频段的矩形波导传输

线或50N无支撑同轴传输线。

    矩形波导传输线作为试样夹具时，其尺寸要求按GB 11450.2的规定。

    同轴传输线作为试样夹具时，外导体的内经为7±0.005mm．内导体的外径为3.04±

0. 003mm。

试样

图4同轴试样夹具示意图

    图5矩形波导试样夹具示意图

5.4.2试样要求

    a．试样厚度为／4左右；

    b．试样材料应均匀，试样中应避免气孔（直经小于0. 1mm均匀分布的微孔除外），无裂 缝；

    c．  试样与测试夹具之间隙缝应尽可能小；

    d．  试样两端均应测试夹具轴线（电磁波入射方向）垂直；

    e．  试样及测式夹具表面应干净清洁，平整光滑。

5.5试验程序

    a．  开机预热，使系统正常工作；

    b．  对双口网络散射参数S测度系统进行校准，使之满足测试要求；

    c．  将装有被测试样的测试夹具连接在网络分析仪测试端口；

    d．  用已校准的测试系统测量装有被测试样的测试夹具的双口网络散射参数S。

5.6试验结果的计算和评定

    将试样的双口网络散射参数S代入计算公式，计算材料试样的相对复介电常数勺，相对

复磁导率，。

5.6.1  同轴试样计算公式

       

       

式中：    

       

      

       (这里的“±”取决于||<=1)

       K=

5.6.2波导试样计算公式

     --------------------------------------（3）

     ------------------------------------（4）

式中：=2a  =c/f

        ( 这里“±”取决于R_e≥0)

     a-----波导宽边尺寸，mm 

      c——真空中光速．2.998×10¹¹ mm/s

   d——试样厚度．mm；

    f一测试频率．Hz；

5.7测量误差

    2～26.5GHz：

26.5～4.GHz

附加说明：

本标准由中国电子技术标准化研究所归口。

本标准由电子科技大学、中国电子技术标准化研究所起草。

本标准主要起草人：曹江、王玉功、杨崇峰、葛锦春、张其劭、韩字峰。

计划项目代号.B35005。

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