一种新型的分割波段波导谐振器，用于非破坏性地测量介质薄片的复介电常数

《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》：A Novel Split-Sector Waveguide Resonator for Nondestructive Measurement of Complex Permittivity of Dielectric Sheets

提出一种分扇角波导谐振腔（SSWR）用于非破坏性检测，通过非整数分扇角显著抑制圆柱结构中的干扰模式（如TE/TM非零方位角模式），使样本体积减少超90%，适用于低频复介电常数测量。推导考虑电场溢出效应的形状扰动公式，经数值验证有效，实验验证显示该方法能实现宽带（2.5-11 GHz）高精度复介数测量。

　　

摘要：

本文介绍了一种新型的分段波导谐振器（SSWR），用于无损检测。与传统的分段圆柱谐振器（SCR）相比，该谐振器可将样品体积减少90%以上，这对于低频复介电常数的测量尤为重要。此外，通过使用非360°的扇区角度，可以显著抑制圆柱结构中固有的大部分干涉模式，例如非零方位角TE/TM模式和TM0n模式。相比之下，扇形结构对选定的工作模式TE01p（其中p为奇数）几乎没有影响。通过合理选择耦合位置，还可以利用不同的径向折射率TE0n模式。这种系统的模式抑制策略使SSWR能够在宽频率范围（2.5–11 GHz）内有效工作，而不会受到不需要模式的干扰。此外，基于封闭扇形腔的基本模型，我们推导出了一个考虑介质区域内径向和角向电磁场溢出效应的形状扰动公式。该公式的准确性和适用性已在广泛的介电常数和厚度范围内通过数值验证得到证实。最后，通过测量几种常见材料，实验验证了SSWR方法的有效性，结果表明该方法能够实现宽带复介电常数的高精度无损测量。