分层非均匀介质电磁参数提取的研究
发布时间：2021-04-06 12:08
电磁特性是材料的重要物理性质,材料的电磁特性由其电磁参数来表示,对电磁特性的研究有重要的理论意义和应用价值。随着各种复合材料在不同领域的日益发展和应用,分层材料在工程技术领域的应用变得越来越多,以及多种新材料的不断涌现,比如双各向异性介质（bianisotropic media）,这些都对材料的电磁参数的提取提出了新的要求。因此,对分层介质以及双各向异性介质电磁参数提取方法的研究是十分急切且必要的。首先,本文基于传输反射法将单层介质的电磁参数提取扩展到了双层介质,推导出了一种提取双层介质其中一层介质的电磁参数的方法,该方法是在矩形波导中填充双层均匀介质,通过对波导的散射参数进行提取,然后反演得到未知层介质的介电系数和磁导系数表达式,并且考虑在此情况下的厚度谐振,多值问题以及其它可能遇到的问题。原有的NRW T/R法仅限于固体介质的电磁参数提取,本文改进后的方法也适用于提取液体及粉末状固体。其次,本文提出了利用遗传算法同时提取双层介质的介电系数以及厚度的方法,并与传输线法进行了比较。传输线法的优势在于无需迭代优化,能快速提取出待测材料的电磁参数,遗传算法的优势在于能够同时提取多个未知参量...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一些常见的电磁材料
合了磁场主导测量（PEC 支持的测量）和电场主导测量（新 TL 测量），非常适合寻找介电常数，实验结果表明，新的 TL 方法比现有的 TL 方法更准确，可以作为S / FS 方法的替代方案[39]。2014 年，M. Karim 等人提出了一种准确高效的频率相关测量方法，用于确定双层介质的各个复介电常数，该方法中，样品仅填充波导横截面的一部分，因此不需要对样品材料进行精确加工，通过测量波导填充样本在不同位置和不同方向下的反射和透射系数，基于高效数值混合 EM 分析的方法，提取高损耗材料的复介电常数，此外，文献还讨论了介电常数对样品位置，厚度和宽度偏差的敏感性，表明介电常数在很大程度上不会受到影响[40]。2015 年，Chieh-SenLee 等人介绍了一种用于同时测量双层电介质材料的介电常数和厚度的单复合互补开环谐振器(SC-CSRR)，该谐振器可以产生两个谐振频率，以同时测量双层电介质结构的厚度和介电常数[41]。同年，M.J.Akhtar 等人提出了一种新的混合公式，用于计算非线性混合板状分层介质和复合材料在微波频率范围内的等效复介电常数，与之前的混合公式相比，文献提出的新的公式根据构成材料的加权体积比和介电性质计算等效介电常数，加权体积比考虑了微波场与被测材料相互作用的电场结构的影响[42]。
图 2-1 基于矩形波导的单层材料二端口网络示意图矩形波导中介质平面示意图如图 2-1 所示，波导中传输模式为主模 TE10导中介质的电磁参数为1 和1 ，介质两端均为空气，TE10波垂直入射到介，反射系数和透射系数分别为 S11 和 S21，有1120 01 1211 20 01 12|| 1zzj k dzj k dzE R R eSE R R e++反入1121 20 01 12 01 12| 4| (1 )(1 )(1 )zzjk dz dj k dzE eSE + P + P +R R e透入中 k1z为传播常数0101011-1PR+P0 1011 0zzkPk 1 01 02 2,z zk k
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于介电特性的人体恶性胃组织支持向量机辅助诊断方法[J]. 张洒,厉周,辛学刚. 南方医科大学学报. 2017(12)
[2]谐振法测量圆管状样品复介电常数典型结构的解析模型[J]. 匡轮,罗辉华,匡尧. 中国测试. 2017(10)
[3]自适应稀疏分解的分层介质参数反演[J]. 周辉林,江涌涛,陈青玉,王玉皞. 雷达科学与技术. 2017(03)
[4]非磁性材料介电常数测量传输反射法改进研究[J]. 王益,张翠翠,王建忠,何鹏. 宇航计测技术. 2015(01)
[5]自由空间法分析介质蜂窝等效复介电常数[J]. 张云祥,赵志钦,史维光,王茜. 电讯技术. 2013(11)
[6]基于等效电流源的分层媒质目标反演研究[J]. 张鹏,张晓娟. 物理学报. 2013(16)
[7]利用探地雷达频谱反演层状介质几何与电性参数[J]. 黄忠来,张建中. 地球物理学报. 2013(04)
[8]大尺度分层介质电特性参数的反演方法研究[J]. 张宇,张晓娟,方广有. 物理学报. 2013(04)
[9]食品物料介电常数的研究与应用[J]. 赵婷,周修理,李艳军,杨方,郑先哲,毕吉福. 农机化研究. 2012(05)
[10]散射参数法微波材料电磁特性自动测试系统及求解多值性的解决方案[J]. 李镇远,梁友焕. 真空电子技术. 2011(06)
博士论文
[1]各向异性介质电磁散射及参数反演研究[D]. 魏兵.西安电子科技大学 2003
硕士论文
[1]电磁波在双负介质和岩土层中传播的研究[D]. 王茂琰.西安电子科技大学 2006
本文编号：3121404
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一些常见的电磁材料
合了磁场主导测量（PEC 支持的测量）和电场主导测量（新 TL 测量），非常适合寻找介电常数，实验结果表明，新的 TL 方法比现有的 TL 方法更准确，可以作为S / FS 方法的替代方案[39]。2014 年，M. Karim 等人提出了一种准确高效的频率相关测量方法，用于确定双层介质的各个复介电常数，该方法中，样品仅填充波导横截面的一部分，因此不需要对样品材料进行精确加工，通过测量波导填充样本在不同位置和不同方向下的反射和透射系数，基于高效数值混合 EM 分析的方法，提取高损耗材料的复介电常数，此外，文献还讨论了介电常数对样品位置，厚度和宽度偏差的敏感性，表明介电常数在很大程度上不会受到影响[40]。2015 年，Chieh-SenLee 等人介绍了一种用于同时测量双层电介质材料的介电常数和厚度的单复合互补开环谐振器(SC-CSRR)，该谐振器可以产生两个谐振频率，以同时测量双层电介质结构的厚度和介电常数[41]。同年，M.J.Akhtar 等人提出了一种新的混合公式，用于计算非线性混合板状分层介质和复合材料在微波频率范围内的等效复介电常数，与之前的混合公式相比，文献提出的新的公式根据构成材料的加权体积比和介电性质计算等效介电常数，加权体积比考虑了微波场与被测材料相互作用的电场结构的影响[42]。
图 2-1 基于矩形波导的单层材料二端口网络示意图矩形波导中介质平面示意图如图 2-1 所示，波导中传输模式为主模 TE10导中介质的电磁参数为1 和1 ，介质两端均为空气，TE10波垂直入射到介，反射系数和透射系数分别为 S11 和 S21，有1120 01 1211 20 01 12|| 1zzj k dzj k dzE R R eSE R R e++反入1121 20 01 12 01 12| 4| (1 )(1 )(1 )zzjk dz dj k dzE eSE + P + P +R R e透入中 k1z为传播常数0101011-1PR+P0 1011 0zzkPk 1 01 02 2,z zk k
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于介电特性的人体恶性胃组织支持向量机辅助诊断方法[J]. 张洒,厉周,辛学刚. 南方医科大学学报. 2017(12)
[2]谐振法测量圆管状样品复介电常数典型结构的解析模型[J]. 匡轮,罗辉华,匡尧. 中国测试. 2017(10)
[3]自适应稀疏分解的分层介质参数反演[J]. 周辉林,江涌涛,陈青玉,王玉皞. 雷达科学与技术. 2017(03)
[4]非磁性材料介电常数测量传输反射法改进研究[J]. 王益,张翠翠,王建忠,何鹏. 宇航计测技术. 2015(01)
[5]自由空间法分析介质蜂窝等效复介电常数[J]. 张云祥,赵志钦,史维光,王茜. 电讯技术. 2013(11)
[6]基于等效电流源的分层媒质目标反演研究[J]. 张鹏,张晓娟. 物理学报. 2013(16)
[7]利用探地雷达频谱反演层状介质几何与电性参数[J]. 黄忠来,张建中. 地球物理学报. 2013(04)
[8]大尺度分层介质电特性参数的反演方法研究[J]. 张宇,张晓娟,方广有. 物理学报. 2013(04)
[9]食品物料介电常数的研究与应用[J]. 赵婷,周修理,李艳军,杨方,郑先哲,毕吉福. 农机化研究. 2012(05)
[10]散射参数法微波材料电磁特性自动测试系统及求解多值性的解决方案[J]. 李镇远,梁友焕. 真空电子技术. 2011(06)
博士论文
[1]各向异性介质电磁散射及参数反演研究[D]. 魏兵.西安电子科技大学 2003
硕士论文
[1]电磁波在双负介质和岩土层中传播的研究[D]. 王茂琰.西安电子科技大学 2006
本文编号：3121404
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