安泰測試在上一期為大家介紹了矢量網絡分析儀在材料介電常數測量的應用，了解到矢量網絡分析儀測量材料介電常數的優勢，那么具體如何使用網絡分析儀進行測量呢，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，網分儀通過測量S11再換算到介電常數。

1、對被測材料要求：液體、軟質整合固體（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、無空隙

2、 覆蓋頻率范圍（由探頭決定）：200MHz-50GHz

3、測試主機：Keysight 全系列網分、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構，能夠防止化學品的腐蝕或摩擦。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。大邊緣使探頭能夠對平面固體材料、液體和半固體材料進行測量。

b） 細長探頭N1501A-102

頻率500MHz至50GHz，能夠輕松地裝進發酵罐、化學反應室或其他小孔徑的設備中。同時，細長的設計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，探頭的價格足夠經濟，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，細長設計融合了出色的堅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過密封，因此是最堅固耐用的探頭。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。探頭經過熱壓處理，非常適合滅菌要求很高的食品、醫藥和化工行業應用。

6、同軸探頭法的優點：可利用Ecal實時更新校準，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：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部。線路通常是一段矩形波導或同軸空氣線。介電常數根據反射信號 （S 11） 和發射信號 （S 21） 的測量結果計算得出。

1、對被測材料的要求：固體，且尺寸可精確塑型為環狀或者方塊狀，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，由空氣線或者波導頻率決定

3、測試主機：Keysight 全系列網分（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）、波導腔（如K11644A 18GHz至26.5GHz）

6、傳輸線法優點：頻率范圍寬、夾具簡單、能測試εr和μr

7、傳輸線法缺點：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：Keysight 全系列網分（除N9912A）

4、 Keysight測試軟件：N1500A-001

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

6、自由空間法優點：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，各向異性材料

7、自由空間法缺點：需特制校準件、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驗室首先提出，這種實用技術可用于測量材料的變角度吸收特征。典型設置是將網絡分析儀連接到兩個號角天線，固定在被測材料上方或下方的一個拱形電樞上。一根天線用作發射天線，另一根可以接收反射信號，以完成單端口測量。樣品應是在 “遠場”。

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：Keysight PNA系列網分、E5071C

4、Keysight測試軟件：N1500A-002

5、夾具：喇叭天線、拱形、吸波材料等

6、 拱形法優點：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

7、 拱形法缺點：需特制校準件、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絡分析儀來測量諧振頻率和諧振腔體夾具的Q值，在測試開始時是空白設置，隨后加載被測樣品。當已知樣品的體積和諧振腔的其他參數時，通過這些測量來計算介電常數。

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，一個諧振腔對應一個頻點

3、 測試主機：Keysight 全系列網分（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、 諧振腔法優點：精度高達±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：不支持寬帶測試，單個諧振腔可測頻率窄，分析比較復雜

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，通過測試電容值計算出介電常數。

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：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、諧振腔法優點：適合平板材料、薄膜材料、價格經濟、精度高可達±1%

7、諧振腔法缺點：測試頻率低、對材料尺寸要求高，不支持測試磁導率

七、電感測量法

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

1、對材料要求：環形磁芯結構

2、覆蓋頻率：1 kHz 至 1 GHz

3、測試主機：Keysight E4990A、E4980A/AL

4、Keysight測試軟件：N1500A-006

5、夾具：16454A

6、諧振腔法優點：精度高可達±1%、操作簡單

7、諧振腔法缺點：測試頻率低、僅測試磁導率

以上就是安泰測試為大家分享的利用矢量網絡分析測材料介電常數的方法，也詳細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。

責任編輯：tzh