微波复介电常数测量方法研究(2)
科学 、 生物电磁学 、 隐身技术 、 微波电路 、 微波防病治病 、 非电量无损检测等技
术领域的重要研究课题 。 因此 ， 各种测量方法层出不穷 ， 而在微波乃至毫米波频
率范围如何高精度且快捷地完成材料介电性能和磁导率的测试 ， 一直是从事微波
材料和电路设计专家们共同关心的课题。
介电常数是表示电介质在外电场作用下电极化性的物理量 。 对于某种给定的
电介质材料，一个充满了这种电介质的电容器的电容 C 与同一尺寸的真空电容
器的电容 C 0
之比，称为该材料的相对介电常数 r ε 。它是物理学中较重要的物理
常数之一 ， 不仅在电磁学中有着重要的作用 ， 而且在工程技术中也常常用来表明
各种电介质的电性质 。 准确了解材料的复介电常数 ， 对正确应用介质材料是十分
必要的。例如在微波工业应用如食品加工、烘干中，需要知道材料的介质特性 ；
在微波诊断中 ， 可以以组织和器官的介质特性变化作为依据 ； 在微波热疗应用时 ，
需要知道正常组织与病变组织介质特性的差别。
本文介绍了几种新兴的测量方法 。 原有测量方法可能具有无法满足新材料或
新测量精度的要求等缺点 ， 在其基础上 ， 提出了新的测量系统或方法 ； 或者是针
对一些比较特殊的测量材料 ， 选用一些特定的系统和方法 ， 来得到较好的实验效
果。希望通过此次研究，能对实际应用中的材料测量工作起到一定的参考作用 。2 2 2 2 利用不同方法来测量介电常数和磁导率 利用不同方法来测量介电常数和磁导率 利用不同方法来测量介电常数和磁导率 利用不同方法来测量介电常数和磁导率
2 2 2 2 . . . . 1 1 1 1 介质材料复介电常数变温测量技术综述 介质材料复介电常数变温测量技术综述 介质材料复介电常数变温测量技术综述 介质材料复介电常数变温测量技术综述
准确了解材料的复介电常数 , 对正确应用介质材料是十分必要的 。 目前航天
飞行器在高速飞行和变速飞行时温度将发生剧烈变化 ; 在一些生物医学和化学
化工研究工作中 , 需要测定它们的一些在不同温度下的专用参数 , 而这些专用
参数在测量过程中往往是二次甚至三次导出参量 , 而其一次基本测试参量是不
同温度下的介电常数 , 所有这些应用中均需要了解被测样品复介电常数的温度
特性。
在微波及毫米波波段 , 材料的复介电常数测试方法按测试原理可分为网络
参数法 、 谐振腔法两大类 。 高损耗材料复介电常数的测量 , 宜采用网络参数法 ,
此法可在宽频带内进行测量 。 低损耗介质复介电常数的测量 , 应采用谐振法 , 此
法只能在点频上进行测量。采用一腔多模技术、模式识别技术和杂模抑制技术 ,
使得谐振法的测试频率范围大幅度扩宽 , 同时可考察被测介质材料的复介电常
数随频率变化的特性。以下扼要介绍各种变温测量方法。
2.1.1 网络参数法
传输 / 反射法是将测试样品填充于传输线中 , 构成一个互易双端口网络 , 将电
磁测试问题归结为互易双端口网络散射参数测试问题。在常温中应用比较广 , 用
于变温测试时 , 需要研制必要的专用测试座和校准件。
终端开路法是在样品终端近似开路状态下 , 测出相应的复反射系数。终端短
路法是在样品终端短路状态下 , 测出相应的复反射系数 ; 由复反射系数计算得到
材料的复介电常数。
自由空间法是利用天线将电磁波辐射到自由空间 , 形成准 TEM 电磁波 , 当遇
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