材料電磁參數(shù)測試主要包括介電材料和磁性材料的測試，常用的參數(shù)包括介電常數(shù)如|εr|,εr’,εr”,tanδ，磁導率如|μr|,μr’,μr”等。目前測量介電常數(shù)常用的方法主要有同軸/波導傳輸線法、自由空間法、諧振腔法、平行板電容法、同軸探頭法等等。每種測試方法都有自己的適用范圍，并沒有一種能夠適用所有場景的通用方法，因此需要根據(jù)以下特性選擇合適的測試方法：

（1）測試頻率范圍

（2）期望測試的εr值范圍

（3）期望達到的測試精度

（4）材料的形式 (液體、粉末、固體) 

（5）被測件尺寸

（6）被測件是否可破壞

（7）被測件是否可直接接觸

（8）測試溫度等

        根據(jù)不同的應用場景，推出了多種材料電磁參數(shù)測試系統(tǒng)，接下來帶來波導傳輸線法介電常數(shù)測試系統(tǒng)的介紹。

一、系統(tǒng)介紹

      波導（Waveguide）是橫截面為矩形或圓形的空心金屬管，適用于固體材料微波頻段的復相對介電常數(shù)、復相對磁導率的測量。

      這套測量裝置及測量方法符合標準《GB/T 35679-2017固體材料微波頻段使用波導裝置的電磁參數(shù)測量方法》中的描述，并且具備對測量數(shù)據(jù)以多種方法進行處理分析的能力，準確反應材料的電磁特性。測試系統(tǒng)如下圖所示：

二、系統(tǒng)配置

三、基本指標

1、工作頻率范圍：490MHz-40GHz,可拓展到110GHz

2、介電常數(shù)測試范圍：1.0-200.0

3、測量精度：△ε/ε=±1%

4、測試方法：波導法

5、測量參數(shù)：S11、S21、S12、S22 參數(shù)，復相對介電常數(shù)，復

相對磁導率。

6、產(chǎn)品型號：LAMBDA-WGTS

四、系統(tǒng)校準

      現(xiàn)在的許多矢量網(wǎng)絡分析儀(VNA)都具有極強的處理能力和靈活性并且提供了更多的校準方法供用戶選擇，主要有：SOLT（短路—開路—負載—直通）、TRL（直通—反射—傳輸）方法。SOLT校準操作方便、能夠提供優(yōu)異的精度和可重復性。這種校準方法要求使用短路、開路和負載標準校準件，測量準確度跟標準件的精度密切相關，一般只適合于同軸環(huán)境測量。在要求高精度且可用標準校準件與被測件的連接類型不同的情況下，一般采用 TRL 校準，TRL 校準是準確度比SOLT校準更精準的校準方式，尤其適合于非同軸環(huán)境測量，其標準件不需要像 SOLT 標準件那樣進行完整或精準的定義，校準的精度只是跟 TRL 標準件的質(zhì)量，重復性部分相關，而不是完全由標準件決定，制造和表征三個TRL 標準件比制造和表征四個 SOLT標準件更容易。

五、測試原理

1、將一個被測樣品放置在波導測量裝置內(nèi)，波導裝置兩端通過波導同軸轉換器連接至經(jīng)過校準的矢量網(wǎng)絡分析儀。分別測量 S11、S21、S12、S22 參數(shù)。選擇合適的數(shù)據(jù)處理方法代入 S 參數(shù)計算復相對介電常數(shù)和復相對介電磁導率。

2.被測樣品要求根據(jù)標準波導尺寸精密加工。一般選用矩形波導及適合于波導尺寸的樣品，也可選用圓形波導及適合圓形波導尺寸的樣品，如果制作圓形樣品有困難，優(yōu)先選用矩形波導及適合于波導尺寸的樣品。

六、計算方法

1、反演方式1

     NRW 方法可基于波導法測量得到的 S參數(shù)，直接計算出材料的復介電常數(shù)和復磁導率，該方法無需進行迭代，具有計算速度快的特點。但是在樣品厚度為半波長倍數(shù)時會出現(xiàn)諧振峰，影響測試結果。此外該方法對樣品的安裝位置精度要求較高。

2、反演方式2

     MNRW 方法基于 NRW 方法，通過限制材料的磁導率，可以更加精準地求解材料的復介電常數(shù)。此方法適合于無磁性材料的介電常數(shù)測量。

3、反演方式3

     BJ 方法基于波導中測量得的 S 參數(shù)，通過迭代的方法計算出材料的復介電常數(shù)和復磁導率。該方法不要求精準確定樣品的安裝位置，但求解結果對初猜比較依賴。

4、反演方式4

     MBJ 方法基于 BJ 方法，通過限制材料的磁導率，可以更加精準地求解材料的復介電常數(shù)。此方法適合于無磁性材料的介電常數(shù)測量。

注：當被測樣品為非磁性材料時，可選用單獨計算復相對介電常數(shù)的方法。