摘要
介电常数是材料的一种基本电磁特性参数，材料介电常数的测量是一项重要的基础工作。作为一种单导体表面波传输线，人工表面等离激元（Spoof Surface Plasmon Polariton, SSPP）传输线能够把电磁场紧束缚在金属与介质分界面附近，因而分界面附近的介电常数变化对其传输特性的影响很大；另一方面SSPP传输线所具备的柔性共形的特征让其可以更好地贴合被测样品，甚至是人体表面。本文研究基于SSPP结构色散特性的介电常数时域测量方法和装置，论文的主要工作如下： 1. 分析研究了基于 SSPP 结构的介电常数测量方法的特性。结合电磁场仿真软件，从SSPP传输线的结构特征、电磁场场型特征、时频域特性三个方面分析了基于SSPP结构介电常数测量方法的特性。 2. 提出了利用 SSPP 测量介电常数的时域方法及校准方案。该方法利用 SSPP 的色散特性，采用归一化欧氏距离对SSPP传输的时域信号色散效应进行量化表征，揭示了材料介电常数与归一化欧氏距离参数之间的单调关系。在此基础上，设计出了一种基于SSPP色散特性的介电常数时域测量方法，并提出了能够减小误差的空载校准方法。 3. 设计实现了一种基于 SSPP 的介电常数测量装置。基于该装置提出了两种测量方案，并提出了基于成像的测量校准方法。设计了一种SSPP传感器，仿真验证了测量精度，进行了实测验证，并进行了测量误差分析，误差分析显示被测样品（MUT）与SSPP传感器之间的空气间隙是实测结果误差的主要来源。据此提出了一种减小该误差的测量方案，该方案将MUT直接置于传输线上，实测结果显示了较好的测量精度。接着，利用近场散射逆成像原理以及压缩感知理论提取了MUT的长度信息，并使用该信息校准了归一化欧氏距离与介电常数的关系曲线，减小了测量误差。
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