安泰測試在上一期為大家介紹了矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在材料介電常數(shù)測量的應(yīng)用，了解到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量材料介電常數(shù)的優(yōu)勢，那么具體如何使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測量呢，安泰測試今Agitek天為大家介紹同軸探頭法、傳輸線法、自由空間法、拱形法、諧振腔法、平行板電容法和電感測量法七種具體測試方法，感興趣的建議收藏哦。

一、同軸探頭法

通過將探頭浸入液體或用其接觸固體 （或粉末） 材料的平坦表面，網(wǎng)分儀通過測量S11再換算到介電常數(shù)。

1、對被測材料要求：液體、軟質(zhì)整合固體（表面平整能夠與探頭緊密貼合無空氣間隙）、半固體，“半無限” 厚度、非磁性、各向同性和均質(zhì)、無空隙

2、 覆蓋頻率范圍（由探頭決定）：200MHz-50GHz

3、測試主機(jī)：Keysight 全系列網(wǎng)分、E4991A/B阻抗分析儀

4、Keysight測試軟件N1500A-004

5、Keysight探頭套件N1501A，包含三種

a） 高溫探頭N1501A-101

頻率200MHz至20GHz，采用玻璃金屬密封結(jié)構(gòu)，能夠防止化學(xué)品的腐蝕或摩擦。探頭能夠承受–40至 +200℃ 的溫度范圍，可測量材料特性隨頻率和溫度的變化。大邊緣使探頭能夠?qū)ζ矫婀腆w材料、液體和半固體材料進(jìn)行測量。

b） 細(xì)長探頭N1501A-102

頻率500MHz至50GHz，能夠輕松地裝進(jìn)發(fā)酵罐、化學(xué)反應(yīng)室或其他小孔徑的設(shè)備中。同時(shí)，細(xì)長的設(shè)計(jì)還使它能夠適用于更小的樣品體積。該探頭最適用于測量液體和柔潤的半固體。對于可澆鑄材料，探頭的價(jià)格足夠經(jīng)濟(jì)，可伸入到材料中無需取回。這種探頭用作消耗品，因此以三個(gè)一套的方式提供，還可以另購備件。

c） 高性能探頭N1501A-104

頻率500MHz至50GHz，細(xì)長設(shè)計(jì)融合了出色的堅(jiān)固性和耐高溫性以及寬頻率范圍。探頭的探針端和連接器端都經(jīng)過密封，因此是最堅(jiān)固耐用的探頭。探頭能夠承受–40至 +200℃的溫度范圍，因此可以測量材料特性隨頻率和溫度的變化。探頭經(jīng)過熱壓處理，非常適合滅菌要求很高的食品、醫(yī)藥和化工行業(yè)應(yīng)用。

6、同軸探頭法的優(yōu)點(diǎn)：可利用Ecal實(shí)時(shí)更新校準(zhǔn)，方便易用、基本無需對樣品加工、非破壞性、頻率寬；

7、 同軸探頭法缺點(diǎn)：不適合高εr’，低εr”材料、要求厚度＞1cm（典型值）、固體材料要求表面足夠平、精度有限：εr’±5%、不能測量μr

二、傳輸線法

傳輸線法需要將材料置于一部分封閉的傳輸線內(nèi)部。線路通常是一段矩形波導(dǎo)或同軸空氣線。介電常數(shù)根據(jù)反射信號 （S 11） 和發(fā)射信號 （S 21） 的測量結(jié)果計(jì)算得出。

1、對被測材料的要求：固體，且尺寸可精確塑型為環(huán)狀或者方塊狀，表面足夠光滑保證樣品填充滿夾具不留間隙。

2、覆蓋頻率范圍：覆蓋100MHz至1.1THz，由空氣線或者波導(dǎo)頻率決定

3、測試主機(jī)：Keysight 全系列網(wǎng)分（除N9912A）

4、Keysight測試軟件：N1500A-001

5、Keysight夾具：空氣線（如85051-60010 7mm空氣線100MHz至18GHz）、波導(dǎo)腔（如K11644A 18GHz至26.5GHz）

6、傳輸線法優(yōu)點(diǎn)：頻率范圍寬、夾具簡單、能測試εr和μr

7、傳輸線法缺點(diǎn)：對材料可塑形要求高，不易保證尺寸加工精度、不適合測量低損耗材料，精度±2%，液體需特制夾具

三、自由空間法

該方法將材料填充在兩根天線之間以進(jìn)行非接觸測量。

1、 對材料要求：大平面固體材料、平坦、平行表面、均勻，使用特制夾具可測量粒狀和粉狀材料

2、覆蓋頻率：100MHz至1.1T，受限于樣品尺寸

3、 測試主機(jī)：Keysight 全系列網(wǎng)分（除N9912A）

4、 Keysight測試軟件：N1500A-001

5、 夾具：喇叭天線、天線固定及對準(zhǔn)平臺（建議在微波暗室中測試以減少外界環(huán)境影響）

6、自由空間法優(yōu)點(diǎn)：不用接觸， 非破壞性、高頻、適合于高溫測試、可以測量磁性物質(zhì)，各向異性材料

7、自由空間法缺點(diǎn)：需特制校準(zhǔn)件、精確控制樣品與天線的距離、不適合低損材料

四、拱形法

NRL 拱形測試法由美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室首先提出，這種實(shí)用技術(shù)可用于測量材料的變角度吸收特征。典型設(shè)置是將網(wǎng)絡(luò)分析儀連接到兩個(gè)號角天線，固定在被測材料上方或下方的一個(gè)拱形電樞上。一根天線用作發(fā)射天線，另一根可以接收反射信號，以完成單端口測量。樣品應(yīng)是在 “遠(yuǎn)場”。

1、對材料要求：大平面固體材料、平坦、平行表面、均勻，使用特制夾具可測量粒狀和粉狀材料

2、覆蓋頻率：100MHz至1.1THz

3、測試主機(jī)：Keysight PNA系列網(wǎng)分、E5071C

4、Keysight測試軟件：N1500A-002

5、夾具：喇叭天線、拱形、吸波材料等

6、 拱形法優(yōu)點(diǎn)：非接觸， 非破壞性、高頻、適合吸波材料測試、可以測量磁性物質(zhì)

7、 拱形法缺點(diǎn)：需特制校準(zhǔn)件、精確控制樣品與天線的距離、不適合低損材料

五、諧振腔法

諧振腔測試法使用網(wǎng)絡(luò)分析儀來測量諧振頻率和諧振腔體夾具的Q值，在測試開始時(shí)是空白設(shè)置，隨后加載被測樣品。當(dāng)已知樣品的體積和諧振腔的其他參數(shù)時(shí)，通過這些測量來計(jì)算介電常數(shù)。

1、 對材料要求：樣品切條，平坦薄片，厚度約0.05mm~5mm，典型值為1mm

2、覆蓋頻率：1GHz至15GHz，一個(gè)諧振腔對應(yīng)一個(gè)頻點(diǎn)

3、 測試主機(jī)：Keysight 全系列網(wǎng)分（除N9912A）

4、 Keysight測試軟件：N1500A-003

5、 夾具：諧振腔，如Keysight 85072A、QWED諧振腔等

6、 諧振腔法優(yōu)點(diǎn)：精度高達(dá)±1%，對樣品尺寸加工要求不高，非常適合低損材料測試

7、 諧振腔法缺點(diǎn)：不支持寬帶測試，單個(gè)諧振腔可測頻率窄，分析比較復(fù)雜

六、平行板電容法

使用阻抗分析儀，將被測材料置于平行板電極之間，通過測試電容值計(jì)算出介電常數(shù)。

1、對材料要求：表面光滑且均勻薄片或者薄膜，不同夾具對厚度和直徑有要求

2、覆蓋頻率：1MHz至1GHz

3、 測試主機(jī)：Keysight E4991B、E4990A、E4980A/AL

4、Keysight測試軟件：N1500A-005

5、夾具：16451B、16453A，液體材料使用16452A

6、諧振腔法優(yōu)點(diǎn)：適合平板材料、薄膜材料、價(jià)格經(jīng)濟(jì)、精度高可達(dá)±1%

7、諧振腔法缺點(diǎn)：測試頻率低、對材料尺寸要求高，不支持測試磁導(dǎo)率

七、電感測量法

僅針對磁性材料測試磁導(dǎo)率，它可通過含有閉合環(huán)路 （例如環(huán)形磁芯）的磁芯電感器的自感推導(dǎo)得出。

1、對材料要求：環(huán)形磁芯結(jié)構(gòu)

2、覆蓋頻率：1 kHz 至 1 GHz

3、測試主機(jī)：Keysight E4990A、E4980A/AL

4、Keysight測試軟件：N1500A-006

5、夾具：16454A

6、諧振腔法優(yōu)點(diǎn)：精度高可達(dá)±1%、操作簡單

7、諧振腔法缺點(diǎn)：測試頻率低、僅測試磁導(dǎo)率

以上就是安泰測試為大家分享的利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析測材料介電常數(shù)的方法，也詳細(xì)介紹了這七種方法的利弊，如果大家在測試過程中有什么問題，歡迎訪問安泰測試網(wǎng)。

責(zé)任編輯：tzh