2024年6月14日发(作者：全涵衍)
矢网分析仪测量微波材料的介电常数和磁导率
摘要：本文简要介绍说明了矢量网络分析实验的原理、仪器和方法，并用其测量了微波材料
的介电常数和磁导率。
关键词：矢量网络分析；微波材料；介电常数；磁导率
1.引言
隐身技术是通过控制、降低目标的可探测信号特征，使其不易被微波、红外、可见光、
声波等各种探测设备发现、跟踪、定位的综合技术。其中，微波隐身（或称雷达波隐身）的
研究早在20世纪30年代就开始了。现在已发展成集形状隐身、材料隐身等一体的高度复杂
的技术，并已应用到导弹、飞机、舰船、装甲车辆、重要军事设施等许多武器装备上。
雷达隐身技术中，最简单的一种是涂覆型隐身技术。它是将吸波材料直接以一定的厚度
涂覆在外壳以降低对微波的反射，减少雷达探测面积，提高隐身能力。而材料的微波介电常
数和磁导率与吸波性能有关，本实验用矢量网络分析仪测量装有微波材料样品的二端口网络
散射系数（s参量），反推出待测样品的介电常数和磁导率。
2.实验目的
1、 了解矢量网络分析仪的操作和使用。
2、 掌握矢量网络分析仪测量s参量的原理和方法。
3、 掌握由s参量计算介电常数的计算过程和方法。
3.实验原理
矢量网络分析仪能够对网络参数进行全面测量，它既可测量网络的幅频特性，又可测量
网络的相频特性和群延迟特性。可广泛应用于天线和雷达散射截面RCS测量，发射/接收
（T/R）模块测量，介质材料特性测量，微波脉冲特性测量，光电特性测量和低温电子测量
等领域，是相控阵雷达、精密制导、电子对抗、隐身和反隐身技术、微波通信和卫星等电子
系统的科研、生产过程中必不可少的测试设备。
矢量网络分析仪的工作原理：矢量网络分析仪的信号源产生测试信号输入到被测件，当
测试信号通过被测件时，一部分信号被反射，另一部分信号则被传输，那么反射和传输信号
就携带了被测件的一些特性。
矢量网络分析仪AV3629用于测量器件和网络的反射和传输特性。整机主要包括45MHz
—40GHz合成信号源、53MHz—24GHz本振源、ｓ参数测试装置模块、幅相接收模块、数
字信号处理与嵌入式计算机模块和液晶显示模块。合成信号源产生45MHz—40GHz的测试
激励信号，此信号通过整机锁相电路与本振源同步扫描。ｓ参数测试装置模块用于分离被测
件的入射信号、反射信号和传输信号。当源在端口１时，产生入射信号Ｒ１、反射信号Ａ和
传输信号Ｂ；当源在端口２时，产生入射信号Ｒ２、反射信号Ｂ和传输信号Ａ。幅相接收模
块将射频信号转换成固定频率的中频信号，由于采用系统锁相技术，本振源和信号源锁相在
同一个参考时基上，保证在频率变换过程中，被测件的幅度和相位信息不丢失。在数字信号
处理与嵌入式计算机模块中，将模拟中频变成数字信号，通过计算得到被测件的幅相信息，
这些信息做各种格式变换处理后，将结果送给显示模块，液晶显示模块将被测件的幅相信息
以用户需要的格式显示出来。
对于二端口网络，外向波与内向波之间的关系可表示为：
b
1
s
11
b
s
2
21
s
12
a
1
a
（1）
s
22
2
其中，
a
1
、
a
2
和
b
1
、
b
2
分别是端口１和端口２的内向波和外向波。
s
11
b
1
a
1
，
s
12
a
2
0
b
1
a
2
，
s
21
a
1
0
b
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a
1
，
s
22
a
2
0
b
2
a
2
（2）
a
1
0
s
11
表示端口１的反射系数，
s
12
表示端口２到端口１的传输系数，
s
21
表示端口１到端口２
的传输系数，
s
22
示端口２的反射系数。
s参量与微波材料介电常数和磁导率的关系推导：
s
11
s
22
c
c
1T
l
2
22
1
c
T
l
（3）
s
12
s
21
2
T
l
1
c
1T
22
cl
（4）
其中，
T
l
表示待测样品的传输系数，
c
表示待测样品的反射系数。
T
l
e
l
（5）
c
Z
c
Z
0
（6）
Z
c
Z
0
0
j
0
j
j
j
2
0
2
1
0
（7）
c
0
r
r
（8）
c
2
2
0
2024年6月14日发(作者：全涵衍)
矢网分析仪测量微波材料的介电常数和磁导率
摘要：本文简要介绍说明了矢量网络分析实验的原理、仪器和方法，并用其测量了微波材料
的介电常数和磁导率。
关键词：矢量网络分析；微波材料；介电常数；磁导率
1.引言
隐身技术是通过控制、降低目标的可探测信号特征，使其不易被微波、红外、可见光、
声波等各种探测设备发现、跟踪、定位的综合技术。其中，微波隐身（或称雷达波隐身）的
研究早在20世纪30年代就开始了。现在已发展成集形状隐身、材料隐身等一体的高度复杂
的技术，并已应用到导弹、飞机、舰船、装甲车辆、重要军事设施等许多武器装备上。
雷达隐身技术中，最简单的一种是涂覆型隐身技术。它是将吸波材料直接以一定的厚度
涂覆在外壳以降低对微波的反射，减少雷达探测面积，提高隐身能力。而材料的微波介电常
数和磁导率与吸波性能有关，本实验用矢量网络分析仪测量装有微波材料样品的二端口网络
散射系数（s参量），反推出待测样品的介电常数和磁导率。
2.实验目的
1、 了解矢量网络分析仪的操作和使用。
2、 掌握矢量网络分析仪测量s参量的原理和方法。
3、 掌握由s参量计算介电常数的计算过程和方法。
3.实验原理
矢量网络分析仪能够对网络参数进行全面测量，它既可测量网络的幅频特性，又可测量
网络的相频特性和群延迟特性。可广泛应用于天线和雷达散射截面RCS测量，发射/接收
（T/R）模块测量，介质材料特性测量，微波脉冲特性测量，光电特性测量和低温电子测量
等领域，是相控阵雷达、精密制导、电子对抗、隐身和反隐身技术、微波通信和卫星等电子
系统的科研、生产过程中必不可少的测试设备。
矢量网络分析仪的工作原理：矢量网络分析仪的信号源产生测试信号输入到被测件，当
测试信号通过被测件时，一部分信号被反射，另一部分信号则被传输，那么反射和传输信号
就携带了被测件的一些特性。
矢量网络分析仪AV3629用于测量器件和网络的反射和传输特性。整机主要包括45MHz
—40GHz合成信号源、53MHz—24GHz本振源、ｓ参数测试装置模块、幅相接收模块、数
字信号处理与嵌入式计算机模块和液晶显示模块。合成信号源产生45MHz—40GHz的测试
激励信号，此信号通过整机锁相电路与本振源同步扫描。ｓ参数测试装置模块用于分离被测
件的入射信号、反射信号和传输信号。当源在端口１时，产生入射信号Ｒ１、反射信号Ａ和
传输信号Ｂ；当源在端口２时，产生入射信号Ｒ２、反射信号Ｂ和传输信号Ａ。幅相接收模
块将射频信号转换成固定频率的中频信号，由于采用系统锁相技术，本振源和信号源锁相在
同一个参考时基上，保证在频率变换过程中，被测件的幅度和相位信息不丢失。在数字信号
处理与嵌入式计算机模块中，将模拟中频变成数字信号，通过计算得到被测件的幅相信息，
这些信息做各种格式变换处理后，将结果送给显示模块，液晶显示模块将被测件的幅相信息
以用户需要的格式显示出来。
对于二端口网络，外向波与内向波之间的关系可表示为：
b
1
s
11
b
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（1）
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表示端口１的反射系数，
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表示端口２到端口１的传输系数，
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表示端口１到端口２
的传输系数，
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示端口２的反射系数。
s参量与微波材料介电常数和磁导率的关系推导：
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（3）
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表示待测样品的传输系数，
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表示待测样品的反射系数。
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