Pasternack博客
电介质的微波测量方法
导体、半导体和绝缘体是几乎所有射频/微波电子设备的主要构成部分。绝缘子的介电性质会影响穿过它们的电场。为了设计射频组件或器件，必须详细了解在组件/器件的构造中使用的绝缘子的介电性质。需要考虑的两个主要介电参数分别是介电常数和损耗角正切，或复介电常数的实部和虚部。
更详细地说，电介质是一种绝缘材料，当受到电场作用时会极化，这种现象称为电介质极化。尽管空间的磁导率通常呈静态（除了存在铁磁物体的情况外）；然而，空间的介电常数受材料填充的空间中的气体、液体和固体的影响很大。与磁导率一样，介电常数的影响取决于频率。因此在整个频率范围内测量复介电常数。
电介质极化机制
- 偶极极化
- 离子极化
- 电子极化
- 原子极化
- 界面或空间电荷极化
- 介电损耗
- 弛豫时间
而且，电介质需要非常精确的测量以便按照一定精度确定介电常数和损耗角正切。在测试电介质时，还有许多物理因素需要考虑，因为电现象会受到电介质性能的影响，并且电磁波具有物理依赖性参数（即波长）。这意味着某些类型的电介质微波测量方法在特定类型的电介质和应用中的效果优于其它类型。电介质表征和测试的基础是在电场或电磁波通过电介质且电介质周围的环境受到控制时，敏感的测量设备可以检测电介质对电场和波的变化影响。
电介质测量注意事项
电介质实际大小/尺寸
是否可以作为样本进行测量？
- 全样本
- 薄样本
- 超薄样本
- 液体
- 气体
测试是否必须是无损测试，或者可以是破坏性测试？
需要测量哪些频率
- 带状
- 宽带
- 窄带
- 单频（谐振）
有哪些测量精度要求？
电介质的介电常数是高还是低？
电介质的损耗是高还是低？
由于电介质测量技术的带宽、几何形状、夹具、电介质感应范围和其它物理因素有限，因此出现了许多测量电介质的方法。使用的方法取决于接受研究的电介质以及带宽要求。对于全波场模拟器，获取从感兴趣的最低频率到最高频率的宽带介电性能可以提供帮助。
电介质的微波测量方法及应用频率
回音壁模式
- 介质谐振器
10 GHz – 100 GHz
- 分体柱式谐振器
几百兆赫兹至几千兆赫兹
- 分体筒式谐振器
几千兆赫兹到几万兆赫兹
- 凹腔
几百兆赫兹至几千兆赫兹
- 波导谐振器
几千兆赫兹到几万兆赫兹
- 传输线路谐振器
几兆赫兹到几十万兆赫兹
- 多条传输线路
几兆赫兹到几十万兆赫兹
- 填充波导
几千兆赫兹到几万兆赫兹
- 填充传输线路
几兆赫兹到几十万兆赫兹
- 平行板形电容器
直流至1千兆赫兹以上
- 开放式同轴探头
接近直流到几千兆赫兹
- 薄膜谐振器
几百兆赫兹至几千兆赫兹
- 消散探头
几百兆赫兹至几千兆赫兹
- 薄膜传输线路
数百兆赫兹至10万兆赫兹以上
- 薄膜电容器
几千赫兹到几千兆赫兹
这些方法中的许多方法都需要精密的传输线路，例如同轴组件、精密的同轴连接器、波导和平面传输线路，尤其是范围从几百兆赫兹到10万兆赫兹以上的方法。某些方法（例如微波或毫米波自由空间电介质测量）需要使用高度定向天线、同轴或波导互连以及矢量网络分析仪进行设置。
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