作者：杨闯
页数：131
出版社：北京邮电大学出版社
ISBN：9787563572465
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内容简介
材料在微波和THz波段的复介电常数与复磁导率是各种应用系统如无线通信、雷达、微波遥感成像和射电天文等的关键基本设计参数之一。微波和THz波段的复介电常数与复磁导率的测量方法与技术就成为制约这些领域的关键瓶颈之一，基于不同测试原理的各种测量方法与技术层出不穷。在众多测量方法中，二端口传输线法(Two-Port Transmission Line Method，T-PTLM)以简单、宽带和精度适中的优势被广泛应用。其核心是如何有效并精准地从传输/反射(Transmission/Reflection，T/R)、仅反射(Reflection-Only，R-O)或仅传输(Transmission-Only，T-O)测试得到的S参数中提取出待测材料不同频率点的复介电常数与复磁导率值。在全面总结文献中现有的各种提取方法与技术基础上，针对目前文献中主流提取方法与技术的不足，提出了独特的解决方式，以克服这些不足。依据S参数的测试方法和测试材料的层数，将本文工作分为三个部分，研究内容及其创新点总结如下：1. 针对基于T/R测试提取单层平板材料复介电常数广泛存在的谐振、多解和受到样品测试位置影响三大难题，首先依据电磁场理论提出新型解析提取方法，完善了抑制解析提取谐振的理论；然后创造性地提出一种计算复杂度低的组合提取方法，同时解决了这三大难题。实验和仿真验证了提出的方法。
2. 针对基于T/R测试提取衬底上薄膜和平板间粉末/颗粒材料复介电常数与复磁导率尚存的不足之处，拓展上述基于电磁场理论的方法，提出计算复杂度低且同时适用于TE10和TEM波传输线测试的解析提取方法。解决了衬底上薄膜复介电常数与复磁导率提取多解问题和平板间粉末/颗粒复介电常数提取谐振问题。实验和仿真验证了提出的方法。
3. 对于T/R测试无法实施或无效时必须应用的R-O和T-O测试，通常只用于单层平板材料。针对基于R-O测试的提取方法与技术尚存的两个不足之处，首先详细分析反射系数方程解决了复介电常数提取多解问题，然后应用人工神经网络消除了样品测试位置对提取的影响；针对基于T-O测试提取样品THz波段复介电常数存在的初值估计问题，提出基于传输系数的介电常数估算模型，解决了这个问题。实验和仿真验证了提出的方法和技术。
作者简介
杨闯，男 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室特聘副研究员，博士生导师，中国科协青年人才托举工程入选者，从事微波太赫兹通信理论与技术研究，已一作/通信发表学术期刊论文20余篇，主持国家自然科学基金、国家重点研发计划子课等科研项目。
目录
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 T/R测试单层平板的提取方法与技术的研究现状
1.2.2 T/R测试薄膜和粉末/颗粒的提取方法与技术的研究现状
1.2.3 R-O和T-O测试单层平板的提取方法与技术的研究现状
1.3 研究内容和创新
1.4 结构及内容安排
本章小结
第2章 二端口传输线测量理论与技术
2.1 传输线S参数
2.1.1 S参数矩阵
2.1.2 S参数与电磁场边值的关系
2.2 二端口传输线测试及其S参数
2.2.1 T/R测试及其S参数
2.2.2 R-O测试及其S参数
2.2.3 T-O测试及其S参数
2.3 本征电磁参数提取算法
2.3.1 NRW解析提取算法
2.3.2 非解析提取算法原理
2.3.3 非解析提取算法——牛顿-拉夫逊迭代
2.3.4 非解析提取算法——非线性最小二乘拟合
2.3.5 非解析提取算法——人工神经网络
本章小结
第3章 T/R测试单层材料的T-PTLM研究
3.1 一种测试位置相关的稳定复介电常数解析提取方法
3.1.1 基于电磁场分析的稳定复介电常数提取模型
3.1.2 实验验证及分析
3.1.3 仿真验证及分析
3.2 一种与测试位置无关的稳定复介电常数组合提取方法
3.2.1 基于组合技术的稳定复介电常数提取模型
3.2.2 实验验证及分析
3.2.3 仿真验证及分析
3.3 一种基于人工神经网络/非解析的稳定复介电常数组合提取方法
3.3.1 基于ANN的稳定复介电常数提取模型
3.3.2 实验验证及分析
本章小结
第4章 T/R测试多层材料的T-PTLM研究
4.1 衬底上薄膜本征电磁参数优化提取方法
4.1.1 基于电磁场分析的本征电磁参数解析提取优化模型
4.1.2 实验验证及分析
4.1.3 仿真验证及分析
4.2 平板间粉末/颗粒本征电磁参数优化提取方法
4.2.1 基于电磁场分析的复介电常数稳定提取模型
4.2.2 实验验证及分析
本章小结
第5章 R-O和T-O测试单层材料的T-PTLM研究
5.1 基于R-O测试的T-PTLM的解析提取优化方法
5.1.1 基于短路和匹配R-O测试的复介电常数解析提取优化模型
5.1.2 实验验证及分析
5.1.3 仿真验证及分析
5.2 与MUT测试位置无关的基于R-O测试的T-PTLM
5.2.1 消除R-O测试位置对本征电磁参数提取影响的ANN模型
5.2.2 实验验证及分析
5.2.3 仿真验证及分析
5.3 太赫兹频段基于T-O测试的T-PTLM的迭代提取优化方法
5.3.1 自由空间平板传输系数模型
5.3.2 基于传输系数幅值的介电常数估算模型
5.3.3 基于传输系数相位的介电常数估算模型
5.3.4 介电常数估算模型应用过程
5.3.5 仿真验证及分析
本章小结
第6章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 未来工作的展望
参考文献
