微波技术：三、电介质材料的微波介电常数测量2017.pdfVIP

北京化工大学电子科学技术专业实验 三、微波介电常数测量 随着微波系统固体小型化和隐身技术吸法材料研究的发展,固体材料的微波介电常数和 磁导率的测量和机理研究成为人们注目的课题。微波技术中广泛应用各种介质材料,如电介 质和微波铁氧体材料等。微波介质材料的介电常数和磁导率的测量,对于研究材料的微波特 性和设计微波器件,获得材料的结构信息以促进新材料的研制,以及促进现代尖端技术(吸法 材料和微波遥感)等都有重要意义。 实验目的： 1、掌握微波相对介电常数的测量方法 2. 、学会扫频测量谐振腔 Q 值的方法 实验原理 介电材料微波介电常数一般是复数 ε＝εε ＝（ε －j ε）ε r 0 r r 0 式中ε -11 =0.8854×10 法/米为自由空间的介电常数，ε 为介质材料的复相对介电常数： o r ε= ε/ ε= （ε－j ε）=ε （1-jtg δ） r o r r r ε 式中 tg δ=ε/ε为电解质的损耗角正切。当 tg δ很小时，可以认为是“无损耗介质”。 ε r r 测量相对介电常数 εr 的方法现在有很多种，其中最基本的有两种，一个是终端短路法；一 个是谐振腔法。对于谐振腔法，通常使用谐振腔微扰法，近年来又发展了一种矩形腔特征方 程法。 一 终端短路法测量介电常数 （参考） 用测量线终端短路法测量复介电常数的装置如下图 从介质波导的观点看，在一段长为 L ，完全填充介质的短路波导中，其输入阻抗Z 为： 1 in Zin=Ze1thγLε (1) 式中 Ze1 ε为介质波导的特性阻抗，γ= β+j α为介质波导的传输常数。 1 北京化工大学电子科学技术专业实验 而从负载阻抗的观点看，输入阻抗 Zin 又可看作空气填充波导的负载阻抗 ZL ，并可借测 量驻波比ρ 和离此负载的第一个电压最小点的距离 l0 而求得。 1j tg l 0 0 Zin= z e0 (2) jtg l  0 0 2 其中式中 Z 为空气填充波导的特性阻抗，空气波导段相移常数 , λ 为波导波长。 e0 0 g  g 由(1) 和(2)两式相等，得 1j tg l Z thγL ＝z 0 0 (3) e1 ε e0 jtg l  0 0 在传