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目前,工程介电材料广泛应用于各种通信及雷达等系统中,介电材料在宽频带范围内的复介电常数对于系统仿真和器件设计是非常重要的信息。因此,研究材料的复介电常数具有重要的现实意义。 本文主要研究了工程介电材料复介电常数的测算问题。首先,本课题在传输/反射法的基础上,设计加工了一套同轴测试装置,然后借助二维有限元数值仿真(2DFEM)和遗传算法(GA),导出被测材料在宽频带范围内的复介电常数。该方法的技术理论是把试样放在设计加工好的夹具中,由矢量网络分析仪测得其S参数,然后依据此夹具和被测材料的尺寸参数进行2DFEM仿真,得出宽频域的S参数,最后用遗传算法找出目标函数的最小值,使得仿真的S参数和测量的S参数吻合得最好,从而得出被测材料的复介电常数。 其次,为了描述被测材料宽频带范围内的色散特性,本文讨论了多种等效模型来表达材料的复介电常数,有效地把实际问题转化成了遗传算法中的函数优化问题。此外,本文还定量研究了空气间隙对测量结果的影响以及该方法的使用频率限制。 最后,利用本文的研究方法,对常用的工程介电材料,如聚四氟乙烯、聚甲醛、聚苯乙烯等进行了测算。除此之外,本文还对遗传算法中未知量的初值设定、物理模型的不同、试样大小等对运算结果的影响进行了分析。结果表明,本课题研究方法与传输/反射法相比,在比较宽的频率范围内可以得到介电材料介电常数实部的准确测算值,而介电常数虚部的测量结果还有待进一步验证。