介電常數(shù)是材料非常重要的一個(gè)特征參數(shù)，通常是隨溫度和介質(zhì)中傳播的電磁波頻率而變化，在眾多應(yīng)用中是個(gè)必須監(jiān)測(cè)的材料參數(shù)。介電常數(shù)的精確測(cè)量通常是通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀去完成，而傳統(tǒng)的測(cè)量方案由于矢網(wǎng)的價(jià)格和體積重量因素，限制了很多客戶的投資意愿和應(yīng)用的便利性。本文介紹了兩種利用Copper Mountain科技的便攜式單端口矢網(wǎng)設(shè)計(jì)的對(duì)液體和固體材料的介電常數(shù)測(cè)量方案，無論從性價(jià)比還是便利性上，都遠(yuǎn)超傳統(tǒng)方案。

方案一 液體介電常數(shù)測(cè)量方案

對(duì)大部分的液體材料，通過對(duì)介電常數(shù)的精準(zhǔn)測(cè)量來獲得其組分信息、結(jié)構(gòu)信息和極化機(jī)理，相對(duì)于基于光學(xué)的光譜測(cè)量表征，最近已經(jīng)變得越來越流行。尤其對(duì)于天然的混合物，如牛奶、果汁、谷物和一些軟組織等，介電常數(shù)測(cè)量表征的優(yōu)勢(shì)更加突出。

01 軟件介紹

軟件操作簡(jiǎn)潔；

自帶Cole-Cole模型擬合，給出擬合曲線，驗(yàn)證實(shí)測(cè)結(jié)果；

提供Cole-Cole模型的基礎(chǔ)參數(shù)，方便用戶直接畫出介電常數(shù)曲線；

可自定義時(shí)間間隔進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)物的介電常數(shù)變化；

多種參數(shù)輸出，方便用戶后處理。

圖1：自來水的介電常數(shù)

圖2：加入酒精后水的介電常數(shù)

02 系統(tǒng)特點(diǎn)

專業(yè)計(jì)量級(jí)單端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，極高的測(cè)量精度；

最高頻率支持到18GHz；

專業(yè)的探頭電磁模型參數(shù)提取，提升測(cè)量精度；

小巧便攜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，總重不超過4kg，超高性價(jià)比；

教學(xué)、科研、生產(chǎn)的理想工具。

方案二 固體材料介電常數(shù)測(cè)量方案

Epsilometer測(cè)試方案是與領(lǐng)先的材料測(cè)量解決方案及系統(tǒng)供應(yīng)商Compass Technology合作開發(fā)的。它運(yùn)用了一種基于平行板電容概念的新測(cè)量方法，可以確定厚度高達(dá)3毫米的介質(zhì)材料復(fù)介電常數(shù)。

與傳統(tǒng)的電容法測(cè)量裝置不同，這種新方法大大簡(jiǎn)化了校準(zhǔn)程序，通過全波計(jì)算電磁代碼對(duì)夾具進(jìn)行精確建模，解決了傳統(tǒng)電容方法中寄生阻抗帶來的限制。具體來說，利用時(shí)域有限差分代碼設(shè)計(jì)夾具并創(chuàng)建基于數(shù)據(jù)庫(kù)的反演算法。反演算法將測(cè)得的夾具反射(S11)轉(zhuǎn)換為被測(cè)樣品的介電特性。

01 Epsilometer軟件介紹

Epsilometer軟件測(cè)量和繪制介電常數(shù)、損耗、損耗角正切。

圖1：使用Teflon樣品進(jìn)行簡(jiǎn)單的一步校準(zhǔn)

圖2：查看測(cè)量圖

測(cè)量數(shù)據(jù)和反介電常數(shù)結(jié)果自動(dòng)保存為文本文件(*.s1p和*.epsmu)；

簡(jiǎn)易校準(zhǔn)程序；

繪圖支持縮放；

實(shí)部、虛部或Tan Delta數(shù)據(jù)圖顯示；

數(shù)據(jù)可以保存在記憶中，以便參考和比較多組測(cè)量結(jié)果；

數(shù)據(jù)可以保存為.png或.csv文件；

可以定義測(cè)量的頻率范圍和VNA頻率范圍內(nèi)的測(cè)量點(diǎn)數(shù)；

可以在線性和對(duì)數(shù)頻率刻度之間切換；

可以在測(cè)量結(jié)果中不同數(shù)據(jù)格式之間切換；

適用于陶瓷測(cè)試(樣品表面必須平坦)。

02 系統(tǒng)特點(diǎn)

Epsilometer是一種低成本的，操作簡(jiǎn)單的固態(tài)材料介電常數(shù)測(cè)量解決方案；

可測(cè)量0.3到3毫米厚的介質(zhì)材料樣品，可測(cè)3MHz-6GHz的復(fù)介電常數(shù)；

可輸出包括介電常數(shù)、損耗、損耗角正切；

Epsilometer測(cè)試方案包括 、 軟件、測(cè)量夾具、 軟件和校準(zhǔn)件。

審核編輯 ：李倩