[发明专利]一种基于时域分析法的介质厚度估计方法

权利要求书

1.一种基于时域分析法的介质厚度估计方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)设置对照组测试系统，通过矢量网络分析仪测试聚束天线校准处的反射系数S11，测试数据记为对照组测试系统包括矢量网络分析仪、聚束天线、金属板；矢量网络分析仪连接聚束天线的校准处，即馈源接收端口，聚束天线垂直于金属板摆放；

(2)设置介质厚度测试系统，通过矢量网络分析仪测试聚束天线校准处的反射系数S11，测试数据记为

介质厚度测试系统包括矢量网络分析仪、聚束天线、待测介质板、金属板；矢量网络分析仪连接聚束天线的校准处，即馈源接收端口，待测介质板背后紧贴金属板，聚束天线垂直于介质板摆放；聚束天线到金属板的距离和对照组测试系统保持一致；

(3)测量天线驻波；通过矢量网络分析仪测试聚束天线在无待测介质板和金属板时的反射系数，即天线驻波记为S_11sw；

(4)反射系数S11频域数据处理

经严格的电磁场理论公式推导得：

式中为校准在介质表面的反射系数，代表真空中传输距离d即介质厚度所带来的相移，S_11div即为待分析数据；

根据以上公式将介质厚度测试系统的S11频域数据扣除天线驻波后的数据，除以对照组测试系统的S11频域数据扣除天线驻波的数据得到S_11div；

(5)S11时频变换计算介质厚度

根据步骤(4)得到的S_11div，转换到时域，测量时间观测范围终点的时移T₀；根据时移大小即可计算出介质厚度；具体为：通过matlab将待分析的频域数据S_11div转换到时域进行分析：测量的第一个不连续点的时移T₀；这个时移的物理意义即为电磁波在真空中传播两倍介质厚度所耗时间；根据时移大小即可计算出介质厚度；即介质厚度d＝c*T₀/2，c为真空中电磁波的传播速度；

(6)提高介质厚度测量精度

采用线性调频逆Z变换，提高时间分辨精度，得到更加精确的时移T₀，从而改善介质厚度的精度。

2.根据权利要求1所述的一种基于时域分析法的介质厚度估计方法，其特征在于：步骤(6)进一步为：

(6)提高介质厚度测量精度

采用线性调频逆Z变换，将待分析的频域数据S_11div的时域观测范围终点附近不连续点处进行局部放大，用来提高时间分辨精度，得到更加精确的时移T₀，从而改善介质厚度的精度。

3.根据权利要求1所述的基于时域分析法的介质厚度估计方法，其特征在于：步骤(5)中，通过matlab将待分析的频域数据S_11div转换到时域进行分析，具体为：

针对校准在介质表面的反射系数第一个不连续处即第一层反射的时间位置理论上位于原点，根据步骤(4)的公式(1)，做除法对照处理后的数据S_11div，其第一层反射的时间位置理论上则位于原点左移一段时间，这个时间即为电磁波在真空中传播两倍介质厚度所耗时间，因此测量第一层反射的时移即可计算介质的厚度，所述第一层反射的时移即为测量时间观测范围终点左移的时间，利用时移T₀和真空中电磁波的传播速度c则计算得到介质的厚度。