端口校准后的介电常数高溫空间测量 系统进行高溫G化校准。
[0044]在本申请实施例中，发射天线和接收天线运两者与高溫箱内固定了待测材料的测 试夹具之间的路径，分别可W认为是一个误差转接器。步骤S102中的空间G化校准的目的主 要是确定运两个误差转接器的特性。
[0045] S103:采用所述测量夹具将被测材料固定于所述高溫箱内，通过高溫G化校准后的 介电常数高溫空间测量系统，确定所述被测材料在高溫环境下的S参数。
[0046] S104:根据确定的S参数，确定所述被测材料在所述高溫环境对应的溫度下的介电 常数。
[0047]在本申请实施例中，在确定S参数后，可W根据S参数，W及被测材料的厚度、测量 频率等参数，计算被测材料的介电常数。
[0048] 通过上述方法，可W在高溫环境下完成二次校准，用于实时修正系统误差，实时修 正缩短了测量时间，且测量系统的误差得到了实时修正，提高了测量结果的准确度。
[0049]为了便于理解，下面对图1中的步骤进一步地说明。
[0050]在本申请实施例中，所述介电常数高溫空间测量系统的适用环境包括8毫米频段 高溫环境。当然，在实际应用中，介电常数高溫空间测量系统的适用环境还可W包括其他的 环境，本申请对此并不做限定。
[0051]在本申请实施例中，对于图1中的介电常数高溫空间测量系统，所述发射天线与所 述接收天线正对，并分别与所述网络分析仪相连构成环路，所述高溫箱位于所述发射天线 与所述接收天线之间，所述测试平台用于固定W及调节所述发射天线、所述高溫箱、所述接 收天线Ξ者之间的距离，所述网络分析仪用于测量所述环路相关的电磁参数，所述控制机 用于控制所述网络分析仪。
[0052]进一步地，测量夹具可W置于高溫箱内。当固定了被测材料的测量夹具在高溫箱 内时，发射天线、接收天线与被测材料之间的距离应满足远场条件，发射天线、接收天线与 高溫箱之间的距离应不小于不损害要求的最小安全距离，从而，可W防止影响对后续测量 结果的准确性和可靠性。
[0053]在本申请实施例中，所述高溫箱可W包括外箱体、保溫层和陶瓷材质的内胆，所述 微波窗口位于所述高溫箱正对所述发射天线、所述接收天线的面上，所述高溫箱上有用于 插入测量夹具的测量夹具槽。为了便于理解，对在实际应用中，可用于实施本申请的方案的 高溫箱进行说明，如图3、图4所示。
[0054]图3为该高溫箱的结构示意图。
[0055] 高溫箱分为内胆、保溫层和外箱体Ξ层结构，其中，内胆的材质可W为陶瓷，通过 磨具成型，尺寸为30cmX30cmX30cm;为了达到良好的保溫效果，保溫层可W采用10cm的保 溫棉;外箱体可W采用高溫砖，并且在与微波窗口配合处补充了保溫层，弥补在加热过程中 微波窗较薄而导致较多的热泄露。高溫箱左右两侧开设微波窗口，尺寸为30cmX30cm，采用 低反射特性的陶瓷作为窗户来封闭高溫箱。高溫箱上还有用于插入测试夹具的测量夹具 槽。
[0056]图4为一种可插拔的测试夹具的结构示意图。
[0057]测量夹具采用陶瓷磨具成型，测量夹具要在时域响应无显示，且在校准和测量过 程中距离发射天线的位置保持不变。
[0058]对微波窗口的结构进一步地进行说明。所述微波窗口具有低反射特性。本申请实 施例对微波窗口的尺寸并不做限定，240mmX240mm是其尺寸的一个示例。微波窗口的结构 主要有平板式和尖劈式两种形式。本申请实施例主要采用尖劈式结构的微波窗口。下面对 尖劈式结构的微波窗口的优点进行分析。
[0059] 采用双面尖劈棱条状结构的微波窗口可W有效降低反射特性，双面尖劈棱条状结 构的微波窗口如图5a所示，双面尖劈棱条状结构的微波窗口可W由多个双面尖劈棱条状单 元结构组成，双面尖劈棱条状单元结构如图化(立体面)和图5c(平面)所示。双面尖劈棱条 状结构的微波窗口的电压驻波比和衰减仿真结果如图6所示，由仿真结果可知，双面尖劈棱 条状结构的微波窗口驻波较平面微波窗驻波比和衰减特性优越很多，而且反射特性较平带 宽相对拓宽。
[0060]本申请实施例对高溫箱的加热方式并不做限定。本申请实施例提供了实际应用中 的一种高溫箱加热的方案作为示例进行说明。
[0061 ]高溫箱选取4根娃钢棒，串联连接，对称放置在高溫箱内左侧和右侧。运种结构有 利于保证溫度均匀性，也有利于被测材料的升溫。由于诸如1500°C的高溫需要的加热功率 较大，约为10000W。采用精密S型销金热电偶传感器测溫，采用溫控仪的溫度值进行反馈，采 用逻辑控制算法加优化PID算法通过调整娃钢棒的电流实现溫度的可编程调节。溫度参数 可方便迅速调整，控溫精度为1°C。控溫箱可实现16段分溫度梯度编程模式加热，在一次加 热过程中实现多个目标溫度下的测量。
[0062] 在本申请实施例中，对于步骤S102,对介电常数高溫空间测量系统进行全二端口 校准，具体可W包括:在介电常数高溫空间测量系统中的发射天线和接收天线的波导口处， 采用S0LT校准方法或TOL校准方法进行全二端口校准。其中，在全二端口校准过程中，参考 面可W设置在所述波导口处。
[0063] 通过全二端口校准，可W修正网络分析仪的系统误差，W及电缆转接的连接误差。
[0064] 在本申请实施例中，对于步骤S103,所述高溫G化校准包括直通校准和反射校准； 通过调节所述高溫箱的溫度，对全二端口校准后的介电常数高溫空间测量系统进行高溫 G化校准，具体包括:将所述测量夹具空置插入所述高溫箱作为高溫直通标准，逐步调节升 高所述高溫箱的溫度至高溫环境对应的目标溫度，完成对全二端口校准后的介电常数高溫 空间测量系统的直通校准;拔出所述测量夹具并放入预定的高溫短路标准，对直通校准后 的介电常数高溫空间测量系统进行反射校准。为了便于理解，下面对在实际应用中，空间 G化校准的一种实施方式进行详细说明。
[0065] 在全二端口校准后的介电常数高溫空间测量系统中，波导口与对应的发射天线、 接收天线相连接，调节好发射天线和接收天线之间的距离，保证满足远场测量条件。波导口 到被测材料的路径可认为是一个误差转接器，G化校准目标是确定两个误差转接器特性，将 参考面搬移至测量夹具处。
[0066] G化校准需要两个校准标准:高溫短路标准和高溫直通标准。高溫短路标准采用足 够大的理想金属板作为短路板，放置在测量夹具处，进行高溫反射校准;高溫直通标准采用 空置测量夹具，进行高溫直通校准。
[0067] 下面推导G化校准算法。发射天线对应的波导口出作为参考面1，接收天线对应的 波导口处作为参考面2，测量夹具靠近发射天线的一面作为参考面3，测量夹具靠近接收天 线的一面作为参考面4。
[0068] 用S参数描述误差转接器，介电常数高溫空间测量系统G化校准时的系统信号流图 如图7所示。参考面1和参考面3之间的误差转接器的S参数定义为0,分别为化1、化1、化2、化2; 参考面2和参考面4之间的误差转接器的S参数定义为T，分别为。1、了21、1'12、了22，则。6化校准 目标即确定0和T参数，共8个未知量。由于传输路径对称，〇21 = 012、Τ21 =Τ?2,误差项剩余的巧， 为 011、〇21、〇22、Τ?1、Τ21、Τ22。
[0069] 化1和Til是通过时域技术获得。首先获取化1，波导口经过S0LT校准后，在测量夹具 处放置短路板，通过Sii时域波形，寻找幅度最大处即短路板位置为ti。空置测量夹具，测量 Sii时域，将时域口（gate)设置为[0，ti]，n里包含的频域响应即为从天线端面至测量夹具 处的反射化1。同理将S22取代Sll，在测量夹具处放置短路板(与测量化1的位置相同），通过S22 时域波形，寻找幅度最大处即短路板位置为t2。空置测量夹具，测量S22时域，将时域口gate 设置为[0，t2]，口里包含的频域响应即为从天线端面至测量夹具处的反射Til。将Oil和Til嵌 入原始的两端口校准，信号流图变为图8所示。
[0070] 。= 5祖广〇11;公式（1)
[0071] Γ2 = 5να22-Τιι;公式（2)