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北京邮电大学电磁场与微波测量实验报告实验六用谐振腔微扰法测量介电常数微波技术中广泛使用各种微波材料，其中包括电介质和铁氧体材料。
微波介质材料的介电特性的测量，对于研究材料的微波特性和制作微波器件，获得材料的结构信息以促进新材料的研制，以及促进现代尖端技术(吸收材料和微波遥感)等都有重要意义。
一、 实验目的1． 了解谐振腔的基本知识。
2． 学习用谐振腔法测量介质特性的原理和方法二、 实验原理本实验是采用反射式矩形谐振腔来测量微波介质特性的。
反射式谐振腔是把一段标准矩形波导管的一端加上带有耦合孔的金属板，另一端加上封闭的金属板，构成谐振腔，具有储能、选频等特性。
谐振条件：谐振腔发生谐振时，腔长必须是半个波导波长的整数倍，此时，电磁波在腔内连续反射，产生驻波。
谐振腔的有载品质因数QL 由下式确定：210f f f Q L -=式中：f0为腔的谐振频率，f1，f2分别为半功率点频率。
谐振腔的Q 值越高，谐振曲线越窄，因此Q 值的高低除了表示谐振腔效率的高低之外，还表示频率选择性的好坏。
如果在矩形谐振腔内插入一样品棒，样品在腔中电场作用下就会极化，并在极化的过程中产生能量损失，因此，谐振腔的谐振频率和品质因数将会变化。
图1 反射式谐振腔谐振曲线 图2 微找法TE10n 模式矩形腔示意图电介质在交变电场下，其介电常数ε为复数，ε和介电损耗正切tan δ可由下列关系式表示：εεε''-'=j ， εεδ'''=tan ，其中：ε，和ε，，分别表示ε的实部和虚部。
选择TE10n ，(n 为奇数)的谐振腔，将样品置于谐振腔内微波电场最强而磁场最弱处，即x ＝α／2，z ＝l ／2处，且样品棒的轴向与y 轴平行，如图2所示。
假设：1．样品棒的横向尺寸d(圆形的直径或正方形的边长)与棒长九相比小得多(一般d ／h<1／10)，y 方向的退磁场可以忽略。
2．介质棒样品体积Vs 远小于谐振腔体积V0，则可以认为除样品所在处的电磁场发生变化外，其余部分的电磁场保持不变，因此可以把样品看成一个微扰，则样品中的电场与外电场相等。
材料学中的物性测量材料学是研究物质的组成、结构、性质以及制备方法和应用的学科。
而物性测量则是材料学中的重要研究方法之一。
通过对材料的物理、化学性质以及其他特性进行测量和评估，可以深入了解材料的性能、品质和适用范围。
本文将介绍材料学中常见的物性测量方法及其应用。
1. 密度测量材料的密度是指单位体积内的质量，常用单位是克/立方厘米。
密度测量是了解材料质量和结构的重要手段之一。
测量常采用比重法、浮法和气体置换法等。
比重法是通过称量材料样品在空气和液体中的质量差异，计算出密度。
浮法则是通过浸泡样品于已知密度溶液中，根据浸入液体的位移计算出样品的密度。
而气体置换法是测量材料在空气和气体中质量差异，由此计算出密度。
2. 硬度测量材料的硬度是指该材料抵抗外部力量损伤的能力。
硬度测量是最广泛应用的物性测量方法之一。
常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和超声硬度等。
布氏硬度测试通过在材料表面施加一定压力，根据压入后的痕迹大小确定硬度。
洛氏硬度测试则是通过利用金刚石锥尖对材料表面进行压入，根据压入后的锥尖印记长度计算出硬度。
维氏硬度测试是利用钻石金字塔形的工具压入材料表面，根据压入深度计算出硬度。
超声硬度测试则是利用超声波在材料中传播速度的变化来测定材料的硬度。
3. 强度测量材料的强度是材料抵抗外力破坏的能力，常用单位为兆帕（MPa）。
强度测量是评估材料耐久性和可靠性的重要手段。
常见的强度测量方法有拉伸试验、压缩试验和弯曲试验等。
拉伸试验用来测量材料在拉伸加载下的应力-应变关系，根据载荷和变形之间的关系计算出杨氏模量和屈服强度等参数。
压缩试验则是将材料置于压力装置下，测量材料在压缩加载下的应力与应变关系。
弯曲试验是通过对材料进行弯曲加载，测量材料在弯曲过程中的应力与应变关系。
4. 热性能测量材料的热性能是指材料在热力学条件下的响应和变化情况。
热性能测量有助于了解材料的热胀缩性、导热性和热传导性等特性。
常见的热性能测量方法有热膨胀系数测量、热导率测量和热传导系数测量。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
带状线法测量微波材料的复介电常数
精确测量低损耗微波材料的复介电常数十分重要。
利用带状线法测量微波介质基板常温和变温的复介电常数，得到了高精度的测试结果。
结果表明了用带状线法测量低损耗微波介质基板复介电常数的有效性和准确性。
还分析了带状线测试方法中产生的误差和应该注意的事项。
引言电子产业正在向高频化，宽工作频带，高传输速度方向发展，该趋势促进了高频微波材料的发展，同时也对微波介质材料提出了更为苛刻的要求。
众所周知在高频下电路信号的传输速度与介电常数有直接的关系，而信号的传输损失与介质损耗角正切成正比。
这些都表明准确测量微波材料在高频下的介电常数和介质损耗角正切十分必要。
介质材料的电磁参数测试方法主要分为网络参数法和谐振法。
两种方法各有优缺点。
网络参数法能测试高损耗材料的复介电常数且能实现连续扫频测试，此外测试夹具加工相对简单，成本较低。
缺点是对低损耗材料的损耗测量精度不高。
谐振法适用于低损耗材料复介电常数的测试，测试结果比较精确。
但其测试频率受到腔体谐振频率的限制，若要实现宽频带的测试就要选用多模测试，并且相邻谐振模式间的频率间隔不能过大。
在多模测量过程中容易受到杂模的干扰，真空技术网(chvacuum/)认为这是谐振法在测试过程中的一大难点。
采用带状线谐振法对低损耗覆铜板进行了复介电常数的常温和变温测试，得到高精度的结果，对测试中产生的误差进行了详细分析，提出了测试过程中应注意的事项。
1、实验部分1.1、测试原理带状线是由两块相距为b 的接地板与中间宽。
介电常数检测
介电常数是描述物质对电场的响应能力的物理量。
它表示了物质在电场作下相对于真空的电容性能。
介电常数可以通过实验测量来确定。
一种常见的方法是使用电容测量术。
这种方法涉及到备一个平行板容器，将待测物放置在两个平行金属板之间，并施加一个已知电压。
然后测量电器的电容值。
根据电容器的几何寸和电容值，可以计算出介电常数。
另一常用的方法是使用微波谐振腔。
这种方法利用微波谐振腔的电磁场与待测物质的互作用来测量介电常数。
通过改变谐振腔中的物质样品，可以观察到谐振频率的变化，并此计算出介电常数。
除这些方法，还有其他一些于声波、光学等原理的技可用于介电常数的测量具体选择哪种方法取决于待测物质的性质和测量要求。
微波辐射环境下材料特性测试与分析在现代科技中，微波辐射是一种非常重要的电磁辐射形式。
它在通信、雷达、干扰等领域都发挥着关键的作用。
然而，微波辐射对于周围环境中的材料和器件也具有不可忽视的影响。
因此，准确测试和分析材料在微波辐射环境下的特性变化显得尤为重要。
一、微波辐射环境下材料测试方法1. 衰减测试衰减是材料在微波辐射下的重要特性之一。
衡量材料对微波辐射的吸收能力是评估其适用性的关键指标。
衰减测试通常通过测量微波辐射在材料中传播时的功率变化来实现。
利用透射法，通过测量微波辐射在不同材料样品中的传输损耗，可以获得材料的衰减系数。
2. 遥感测试遥感测试是在微波辐射环境下对材料特性进行测试的一种重要方法。
遥感设备可以通过检测微波辐射的反射和散射特性，来获取不同材料的电磁响应。
通过这种方法，可以非接触地测试材料的特性，如电磁散射截面、复介电常数等。
遥感测试还可以用于监测材料的变化情况，例如热变形或化学反应。
3. 共振测试共振测试是一种通过观察材料在微波场中的振动来测试其特性的方法。
共振频率是材料特性的一个重要指标，可以用于材料的检测和鉴别。
共振测试通常通过将材料样品置于微波腔中，然后测量微波辐射对材料的激励和响应来实现。
该方法在微波辐射下具有高精度和高灵敏度。
二、微波辐射环境下材料特性分析1. 材料吸收特性分析微波辐射对材料的吸收主要取决于材料的复介电常数和损耗正切。
复介电常数是描述材料对电磁场响应的一个参数。
损耗正切则是材料对电磁能量吸收的衡量指标。
通过分析材料的复介电常数和损耗正切，可以进一步了解材料在微波辐射下的吸收特性。
2. 材料散射特性分析在微波辐射环境下，材料对电磁场的散射表现出不同的特性。
通过分析材料的散射参数，如电磁散射截面和散射系数，可以了解材料对微波辐射的反射和散射行为。
这些散射特性的分析可以用于材料的鉴别、分类和表征。
3. 材料热特性分析微波辐射环境下的材料加热是不可避免的。
材料的热特性在微波辐射下的变化会影响其性能和可靠性。
介电常数测量技术的原理与仪器使用技巧介电常数是描述物质对电场作用的特性参数，它反映了物质在电场中的响应能力。
测量介电常数是研究物质电性质的重要手段，在材料科学、电子工程等领域具有广泛的应用。
本文将介绍介电常数测量技术的原理和仪器使用技巧。
一、介电常数测量技术的原理介电常数测量的原理主要基于物质在电场中的极化现象。
当物质置于电场中时，由于电场的作用，物质内部的正负电荷会发生重新分布，产生极化现象。
这种极化现象导致了物质的介电常数的变化。
1. 平板电容法平板电容法是测量介电常数最常用的方法之一。
它利用了平行板电容器的结构。
在电场作用下，物质的极化使得电容器的电容发生变化，通过测量电容器的参数变化可以求得介电常数。
这种方法简单易行，适用于固体、液体等各种物质的测量。
2. 微波法微波法是一种基于物质对微波信号的反射和传播特性进行测量的方法。
微波在电场中传播时，由于物质的吸收和散射作用，电磁波的相速度和传播常数发生了变化。
通过测量微波的传播参数可以间接推测物质的介电常数。
这种方法适用于高频、高精度的介电常数测量。
3. 复折射法复折射法是一种基于物质对光的传播和折射特性进行测量的方法。
通过测量物质对光的相位差、偏振等参数的变化，可以推算出物质的折射率，从而间接求得介电常数。
这种方法适用于液晶材料等在光学上具有明显响应的物质。
二、介电常数测量仪器的使用技巧1. 仪器的校准在进行介电常数测量之前，首先要对测量仪器进行校准。
校准可以通过标准物质进行，将已知介电常数的物质放入测量系统中，根据仪器的输出数据进行调整，确保仪器的准确性和可靠性。
2. 样品的准备样品的准备对于介电常数的测量结果影响很大。
在进行测量之前，需要对样品进行适当的处理。
例如，对于固体样品，要保证样品的尺寸、形状和表面的光洁度；对于液体样品，要保证样品的纯度和温度的稳定。
3. 测量条件的控制测量介电常数时，需要对测量条件进行恰当的控制。
例如，对于平板电容法，应选择适当的电场强度和频率；对于微波法和复折射法，应选择适当的微波频率或光源波长。
材料介电常数的测定一、目的意义介电特性是电介质材料极其重要的性质。
在实际应用中，电介质材料的介电系数和介电损耗是非常重要的参数。
例如，制造电容器的材料要求介电系数尽量大而介电损耗尽量小。
相反地，制造仪表绝缘机构和其他绝缘器件的材料则要求介电系数和介电损耗都尽量小。
而在某些特殊情况下，则要求材料的介质损耗较大。
所以，研究材料的介电性质具有重要的实际意义。
本实验的目的：①探讨介质极化与介电系数、介电损耗的关系； ②了解高频Q 表的工作原理；③掌握室温下用高频Q 表测定材料的介电系数和介电损耗角正切值。
二、基本原理2.1材料的介电系数按照物质电结构的观点，任何物质都是由不同性的电荷构成，而在电介质中存在原子、分子和离子等。
当固体电介质置于电场中后，固有偶极子和感应偶极子会沿电场方向排列，结果使电介质表面产生等量异号的电荷，即整个介质显示出一定的极性，这个过程称为极化。
极化过程可分为位移极化、转向极化、空间电荷极化以及热离子极化。
对于不同的材料、温度和频率，各种极化过程的影响不同。
(1)材料的相对介电系数ε 介电系数是电介质的一个重要性能指标。
在绝缘技术中，特别是选择绝缘材料或介质贮能材料时，都需要考虑电介质的介电系数。
此外，由于介电系数取决于极化，而极化又取决于电介质的分子结构和分子运动的形式。
所以，通过介电常数随电场强度、频率和温度变化规律的研究还可以推断绝缘材料的分子结构。
介电系数的一般定义为：电容器两极板间充满均匀绝缘介质后的电容，与不存在介质时(即真空)的电容相比所增加的倍数。
其数学表达式为 0a x C C ε= （1） 式中 x C ——两极板充满介质时的电容； 0a C ——两极板为真空时的电容；ε——电容量增加的倍数，即相对介电常数。
从电容等于极板间提高单位电压所需的电量这一概念出发，相对介电常数可理解为表征电容器储能能力程度的物理量。
从极化的观点来看，相对介电常数也是表征介质在外电场作用下极化程度的物理量。
微波介质特性的测量实验报告实验目的：1.了解微波介质的特性。
2.掌握微波介质特性测量的实验方法。
3.分析和讨论不同微波介质的特性差异。
实验器材：1.微波源2.吸收系统3.驻波系统4.反射凸面镜5.半波片6.波导过渡件7.参数测量平台8.反射器板实验原理：微波介质是指在微波频段（300MHz-300GHz）内对电磁波具有一定的传播和反射特性的物质。
微波介质的特性主要包括介电常数、导电率、磁导率等。
本实验通过测量微波在不同介质中的传播和反射特性，来分析不同介质的特性差异。
实验步骤：1.首先，将微波源的输出接到吸收系统中，保证接口的连接稳定。
2.将驻波系统的进射口与吸收系统连接起来，确保连接紧密。
3.选择不同的介质，如水、巴铁、木块等，将介质放入吸收系统中。
每次测量前都要确保吸收材料的尺寸与吸收系统的要求相匹配。
4.调节微波源的频率和功率，记录下读数。
5.将反射凸面镜放在驻波系统的反射位置，调整角度使得反射的微波尽可能衰减。
6.在实验过程中，可以根据需要采用半波片来调节微波的偏振态。
7.将波导过渡件连接到驻波系统的出射口，并将其与参数测量平台相连。
8.通过参数测量平台，测量微波的传播特性和反射特性。
9.将测得的数据记录下来，并进行数据分析和讨论。
实验结果：通过实验测量，我们可以得到不同介质的微波传播和反射特性。
例如，我们可以观察到在一些介质中微波的传播速度较快，而在另一些介质中传播速度较慢。
此外，我们还可以观察到在一些介质中微波的反射较强，而在另一些介质中反射较弱。
实验讨论：1.根据测得的数据，我们可以计算出不同介质的介电常数和导电率，并与已知的理论值进行比较，从而分析实验结果的准确性和可靠性。
2.在实验过程中，我们可能会遇到一些误差，如连接不紧密、测量仪器误差等。
可以通过合理安排实验步骤和提高测量仪器的精度来减小误差。
3.实验中使用的不同介质可能具有不同的微波特性，例如对微波的吸收、反射和散射等。
可以通过进一步研究不同介质的物理特性，来分析介质对微波的响应机制。
AV-40G型微波介质材料电磁特性参数测试系统关键词：微波，介质材料电磁，磁导率，电、磁损耗角正切，同轴空气一、产品介绍：微波介质材料目前已经广泛应用于航空航天、微波通信、隐身技术、微波通信、卫星通信、导弹制导、电子对抗、雷达导航、遥感、遥测等系统生物医学、电磁兼容等各领域在研发、生产和使用微波介质材料时都需要测试其电磁特性参数，AV-40G型微波介质材料电磁特性参数测试系统是一款设计采用传输反射法进行宽频带扫频测量，主要设备包括矢量网络分析仪、测试电缆、测试夹具和自动测量软件，系统用于测量固体介质材料的介电常数、磁导率，以及电、磁损耗角正切等性能参数。
AV-40G型微波介质材料电磁特性参数测试系统目前在国内各大高等院校和科研院所中广泛使用。
二、产品主要应用方面：1、航空航天、微波通信、卫星通信、2、隐身技术、电子对抗、导航、3、遥感、遥测等4、统生物医学、电磁兼容三、产品主要特点：1、精确测量功能: 可快速、精确地测量被测件S参数的幅度、相位和群延迟特性，并根据误差模型修正测量结果；2、相位修正功能: 反射系数和传输系数计算材料的复介电常数、复磁导率，及电、磁损耗角正切等性能参数；3、电磁参数显示功能; 二维坐标系显示复介电常数、复磁导率，及电、磁损耗角正切等参数；四、主要技术:工作频率范围: 0.5GHz～40GHz主机频率分辨率: 1Hz主机频率准确度: ±1ppm（23ºC±3 ºC）具体测量方式：同轴空气N测量或Ku波段波导腔测量可选测量方式：传输反射法测量点数: ≤1601工作方式: 扫频测量测量重复性: 优于±0.5Db测量参数：介电常数实部、虚部，磁导率实部、虚部，电、磁损耗角正切测量波段：S参数的幅度、相位和群延迟特性相位修正：二端口网络端面与校准面关系系统控制：计算机控制，1、2、5、10、15倍。
介电常数测试方法
介电常数测试方法
一、介电常数的定义：
介电常数是一种物理特性，它衡量介质（如空气、水、液体或固体）中电磁波的传播率。
它的反映了电磁波在特定介质中传播的速度，即介质中电磁波传播的能力。
介电常数用ε表示，单位是度（F/m），它是不同物质的电磁波传播率的比较数值，值越高表示物质中电磁波传播的能力越强。
二、介电常数测试原理：
介电常数测试是采用微波吸收谱法（MAS）来测量介电常数的，即在实验室中采用MAS法测量样品的介电常数。
MAS法是在一定的物理条件下，通过测量微波激入样品的功率和样品反射出去的功率的比值来测量介电常数的。
三、介电常数测试方法：
（1）准备样品
用于测试介电常数的样品是根据测试要求准备的，要求样品尺寸应根据介质的介电常数的测量原理准备，通常，样品尺寸不应超过
1/10波长。
（2）设置测试系统
测试介电常数的系统由微波激发器、反射器、发射器和接收器等主要部分组成，在测试系统中，激发的微波将由发射器发射到样品上，样品上部分的微波被反射回发射器，另一部分微波穿过样品，最后由
接收器接收到。
（3）测试介电常数
在测试介电常数之前，要确定介质的频率，以及激发器的功率，然后发射微波到样品上，测量样品反射出去的功率，计算反射系数，最后把反射系数代入定义式，计算介电常数。
介电常数测量实验技巧与数据处理介电常数是材料对电场的响应特性，是电磁波在材料中传播速度和方向的关键参数。
准确测量介电常数对于理解和设计电子器件、材料科学以及无线通信等领域都具有重要意义。
本文将介绍介电常数测量实验的基本技巧和数据处理方法。
一、测量常见材料的介电常数在测量介电常数之前，首先需要选择要测量的材料。
常见的材料包括固体、液体和气体。
对于固体材料，可以使用传统的方法，如电容法或石英晶片法。
对于液体材料，可以使用开波导法或共振腔法。
对于气体材料，可以使用微波透射法。
根据具体的实验条件和需求选择合适的方法。
二、电容法测量固体材料的介电常数电容法是最常用的测量固体材料介电常数的方法。
该方法基于电容器的电容变化，通过测量电容器在空气和被测样品两种状态下的电容值来计算介电常数。
具体步骤如下：1. 准备好电容器和被测样品。
电容器可以是并排金属板构成的平行板电容器或圆柱形电容器。
被测样品应具有平整表面以确保良好的接触。
2. 测量空气状态下的电容值。
将电容器两个电极之间保持一定距离，使用电容仪测量空气状态下的电容值，并记录。
3. 将被测样品放置在电容器电极之间。
确保样品与电极接触良好，并使用电容仪测量此时的电容值，并记录。
4. 计算介电常数。
根据所选择的电容器结构和样品形状的几何特征，使用以下公式计算介电常数：εr = (C2 - C0) / (C0 * A / d)其中，εr为介电常数，C2为被测样品状态下的电容值，C0为空气状态下的电容值，A为电容器电极的面积，d为电容器电极之间的距离。
三、数据处理和误差分析在介电常数测量实验中，数据处理和误差分析是必不可少的步骤。
以下是一些常用的数据处理方法和误差来源：1. 统计平均值。
多次重复测量同一样品，在同等条件下进行测量，并计算平均值以提高测量结果的准确性。
2. 消除探头误差。
测量过程中，导线和探头可能导致误差。
可以通过对气体测量和材料测量进行减法处理，消除探头带来的误差。
介电常数测试电气性能检测介电常数的测试方法10.15介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，介质中电场与原外加电场（真空中）的比值即为相对介电常数，又称诱电率，与频率相关。
介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。
介电常数又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。
它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。
对介电常数越小即某介质下的电容率越小，应该更不绝缘。
来个极限假设，假设该介质为导体，此时电容就联通了，也就没有电容，电容率最小。
介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。
介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。
在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。
介电常数大的溶剂，有较大隔开离子的能力，同时也具有较强的溶剂化能力。
科标检测介电常数检测标准如下：GB11297.11-1989热释电材料介电常数的测试方法GB11310-1989压电陶瓷材料性能测试方法相对自由介电常数温度特性的测试GB/T12636-1990微波介质基片复介电常数带状线测试方法GB/T1693-2007硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法GB/T2951.51-2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第51部分：填充膏专用试验方法滴点油分离低温脆性总酸值腐蚀性23℃时的介电常数23℃和100℃时的直流电阻率GB/T5597-1999固体电介质微波复介电常数的测试方法GB/T7265.1-1987固体电介质微波复介电常数的测试方法微扰法GB7265.2-1987固体电介质微波复介电常数的测试方法“开式腔”法SJ/T10142-1991电介质材料微波复介电常数测试方法同轴线终端开路法SJ/T10143-1991固体电介质微波复介电常数测试方法重入腔法SJ/T11043-1996电子玻璃高频介质损耗和介电常数的测试方法SJ/T1147-1993电容器用有机薄膜介质损耗角正切值和介电常数试验方法SJ20512-1995微波大损耗固体材料复介电常数和复磁导率测试方法SY/T6528-2002岩样介电常数测量方法服务范围：老化测试、物理性能、电气性能、可靠性测试、阻燃检测等。
材料微波介电常数和磁导率测量 摘要：材料的微波介电常数和磁导率决定了材料对于微波波段电磁波的吸波能力，是材料重要的物理性质。本文使用微波开短路方法测量了材料的微波介电常数和磁导率。
关键词：微波介电常数；磁导率；同轴系统 1. 引言 隐身技术是通过控制、降低目标的可探测信号特征，使其不易被微波、红外、可见光、声波等各种探测设备发现、跟踪、定位的综合技术。其中，微波隐身（或称雷达波隐身）的研究早在20世纪30年代就开始了。现在已经发展成集形状隐身、材料隐身等一体的高度复杂的技术，并已应用到导弹、飞机、舰船、装甲车辆、重要军事设施等许多武器装备上。 雷达隐身技术中，最简单的一种是涂覆型隐身技术。它是将吸收材料直接以一定的厚度涂覆在外壳以降低对微波的反射，减小雷达探测截面，提高隐身能力。
2. 实验目的 1. 了解和掌握微波开路和短路的含意和实现方法。 2. 掌握测量材料微波介电常数和磁导率的原理和方法 。 3. 了解微波测试系统元部件的作用。
3.实验原理 对于涂覆在金属平板（假定其为理想导体，下同）表面的单层吸波材料，空气浴涂层界面出的输入阻抗为：
Z=𝑍0√𝜇𝛾𝜀𝛾𝑡ℎ(𝛾𝑑) （1）
其中𝑍0√
𝜇0
𝜀0
=377Ω是自由空间波粗口，γ是电磁波在涂层中的传播常数，d是吸波涂层厚度，
𝜇𝛾，𝜀𝛾分别为涂层的相对磁导率和相对介电常数。
当电磁波有空气向涂层垂直入射式，在界面上的反射系数为：
Γ=𝑍−𝑍0
𝑍+𝑍0
（2）
以分贝（dB）表示的功率反射率为： R=20lg|Γ| （3） 对于多层涂覆，电磁波垂直入射到第n层是，其输入阻抗为： 𝑍𝑛=𝜂𝑛
𝑍𝑛−1+𝜂𝑛𝑡ℎ(𝛾𝑛𝑑𝑛)
𝑛𝑛+𝑍𝑛−1𝑡ℎ(𝛾𝑛𝑑𝑛) （4）
其中，𝜂𝑛=√(𝜇𝑛′−𝑗𝜇𝑛′′)/(𝜀𝑛′−𝑗𝜀𝑛′′)是第n层的特性阻抗，𝛾𝑛=j𝜔𝑐√(𝜇𝑛′−𝑗𝜇𝑛′′)/(𝜀𝑛′−𝑗𝜀𝑛
′′)
是第n层的传播常数，𝑑𝑛为第n层的厚度，𝑍𝑛−1为第n-1层入射面的输入阻抗。 理想导体平板的输入阻抗为0，最外层的输入阻抗可以通过迭代法得出，从而由公式（2）和公式（3）得到反射率。 由此可见，无论是单层涂覆还是多层涂覆，测出各层材料的复介电常数𝜀𝑟和复磁导率𝜇𝑟
及其与频率的关系是设计隐身涂层的关键。
网络分析仪今年已较多地用于测量材料微波波段的𝜇𝑟，𝜀𝑟，但其价格较高。我们在此介绍一种基于测量线的波导测量装置，用其测出开路，短路二点阻抗，推算出𝜇𝑟和𝜀𝑟。图1是该装置的示意图。
图1 一种基于测量线的波导测量装置 在微波测量中，是通过驻波的测量来得到阻抗。对图1所示的测量装置，可以用如图2所示的传输线模型进行分析。
图2 传输线模型 以𝑒𝛾𝑧表示入射波，𝑒−𝛾𝑧表示反射波，γ=α+jβ为传播常数，入射波电压振幅与电流振幅之比为+𝑍𝑐，反射波此比值为−𝑍𝑐，坐标为z点的电压复振幅与电流复振幅之比称为该店输入阻抗，简称该点阻抗Z(z)，即：
Z(z)=𝑈(𝑧)𝐼(𝑧)=𝑍𝑐𝑒𝛾𝑧+Γ𝐿𝑒−𝛾𝑧𝑒𝛾𝑧−Γ𝐿𝑒−𝛾𝑧=𝑍𝑐
𝑍𝐿+𝑍𝑐𝑡ℎ𝛾𝑧
𝑍𝑐+𝑍𝐿𝑡ℎ𝛾𝑧 （5） 其中，Γ𝐿是负载上的电压反射系数，可以推得： Γ𝐿=𝑍𝐿−𝑍𝑐𝑍𝑐+𝑍𝐿=|Γ𝐿|𝑒𝑗𝜙𝐿 （6）
坐标为z点的电压反射系数: Γ(z)=𝑈𝑟(𝑧)𝑈𝑖(𝑧)=𝑈𝑟𝐿𝑒+𝛾𝑧𝑈𝑖𝐿𝑒−𝛾𝑧=Γ𝐿𝑒−2𝛾𝑧=|Γ𝐿|𝑒−2𝛾𝑧𝑒−𝑗(𝜙𝐿−2𝛽𝑧)=|Γ𝐿|𝑒𝑗𝜙(𝑧) （7）
其中|Γ(𝑧)|=|Γ𝐿|𝑒−2𝛼𝑧，ϕ(z)−𝜙𝐿
=2𝛽𝑧，于是从（5）式又推得：
Z(z)=𝑍𝐶
1+Γ𝐿(𝑧)
1−Γ𝐿(𝑧) （8）
当线上有两点𝑧1和𝑧2，𝑧1−𝑧2=𝑙，两点阻抗分别为𝑍1，𝑍2，则： 𝑍2=𝑍𝐶
𝑍1+𝑍𝐶𝑡ℎ𝛾𝑙
𝑍𝐶+𝑍𝐶𝑡ℎ𝛾𝑙 （9）
定义驻波最大点与最小点电压之比为电压驻波比： ρ=𝑒𝛾𝑧𝑚𝑎𝑥𝑒𝛾𝑧𝑚𝑖𝑛∗1+|Γ(𝑧𝑚𝑎𝑥)|1−|Γ(𝑧𝑚𝑖𝑛)| （10）
在图1所示测量装置上，当终端短路时，即𝑍𝐿
=0，由（5）式知，样品输入端面向终
端的等效阻抗为： 𝑍1短=𝑍𝐶介质𝑡ℎ𝛾𝑙介质 （11）
𝑍1也是空气波导的负载阻抗，其中𝑍𝐶介质是介质波导的特性阻抗，𝑙介质是测量样品的厚度。
当终端接上四分之一波导波长长度的短路线时，根据（5）式，从B端向右看B处的阻抗为：
𝑍𝐵=𝑍𝐶
𝑍𝐿+𝑗𝑍𝐶tan(𝑘𝑔𝜆𝑔/4)
𝑍𝑐+𝑗𝑍𝐿tan(𝑘𝑔𝜆𝑔/4)
此时𝑍𝐿=0，𝑘𝑔=2𝜋𝜆𝑔，因此𝑍𝐵=𝑍𝐶
𝑡𝑎𝑛𝜋2→∞，B端等效开路。于是，由（5）式知，样品
输入端面向终端的等效阻抗为： 𝑍1开=𝑍𝐶介质𝑡ℎ𝛾𝑙介质 （12）
同时，由（5）式知，在距离样品输入端面D的驻波最小点处阻抗是： Z(D)=𝑍𝐶
𝑍1+𝑗𝑍𝐶tan(𝑘𝑔𝐷)
𝑍𝑐+𝑗𝑍𝐿tan(𝑘𝑔𝐷)
由此得：
𝑍1=𝑍𝐶
1−𝑗𝑍𝐶𝑍(𝐷)tan(𝑘𝑔𝐷)
𝑍𝐶
𝑍(𝐷)−𝑗tan(𝑘𝑔𝐷)
由（8）式得： 𝑍𝐶𝑍(𝐷)=1−Γ(𝐷)1+Γ(𝐷)=1−|Γ|𝑒𝑗𝜙1+|Γ|𝑒𝑗𝜙 在驻波最小点𝑒𝑗𝜙=𝑒𝑗(2𝑛+1)𝜋=−1，所以 𝑍𝐶𝑍(𝐷)=1+|Γ|1−|Γ|=𝜌
由此得： 𝑍1
𝑍𝐶=1−𝑗𝜌tan(𝑘𝑔𝐷)𝜌−𝑗tan(𝑘𝑔𝐷) （13）
可见测出驻波比𝜌即可得𝑍1𝑍𝐶。 对于柱状波导中的TE波，𝑍𝐶=𝑗𝜔𝜇𝛾，因此介质波导的𝑍𝐶介质=𝑗𝜔𝜇0𝜇𝑟𝛾，空气波导的𝑍𝐶≈𝜔𝜇0
𝑘𝑔
，因此，
𝜇𝑟=−j𝜆𝑔2𝜋𝛾𝑍𝐶介质
𝑍𝐶
（14）
由（11）式和（12）式得： 𝑍𝐶介质𝑍𝐶=√𝑍1短𝑍𝐶∗𝑍1开
𝑍𝐶
（15）
γ=1𝑙介质𝑎𝑟𝑐𝑡ℎ√
𝑍1短/𝑍𝐶
𝑍1开/𝑍𝐶
（16）
分别测出终端短路和等效开路两种状态的驻波比ρ，综合（13）（14）（15）（16）式即可得到𝜇𝑟值。 在介质波导中， 𝑘𝑐2=𝜔2𝜇𝜀+𝛾2=𝑘02𝜇𝑟𝜀𝑟+𝛾2 因此，
𝜀𝑟=𝑘𝑐2−𝛾2𝑘02𝜇𝑟=(𝜆02𝜋)2(2𝜋𝜆𝑐)2−𝛾2𝜇𝑟
（17）
其中𝜆0为自由空间波长，𝜆𝑐为波导截止波长。 从以上分析显而易见这种开路、短路两点法测量比较简便，可以同时的到𝜇𝑟和𝜀𝑟，且不需解超越方程。
4.实验仪器 测试系统如图3所示，用微波源的等幅波，外调制用1KHz的方波，以提高稳定度和测量精度。 图3 实验系统示意框图 5.实验内容 1. 调节微波测试系统，选择好工作频率，测试系统处于稳定可靠的工作状态（极化衰减器置于0.5dB）。 2. 测量待测材料厚度和波导板厚度。 3. 参考点位置的测量，测量线终端短路，用等指示法测得终端短路时最小点的位置作为参考点d。测量波导波长，与频率计划的频率计算出的波导波长比较误差。 4. 短路测量材料参数。将材料片和短路板接入测量线的输出端，用等指示法测得最小点的位置和最小点的藕合电压放大值，用精密衰减器，用替代法测得电压最大值和最小值之间的替代分贝数。 5. 开路测量材料参数。将可调短路活塞置于𝜆𝑔/4的位置使活塞波导口呈开路状态，与材料一片并接入测量线的输出端，与上相同测量开路状态下驻波最小点的位置，最小点位置上耦合电压的放大值与最大值的替代量。 6. 用测得的数据输入程序计算出𝜇𝑟和𝜀𝑟 。 7. 改变微波频率f，测量𝜇𝑟和𝜀𝑟与频率f的关系。
6.实验数据及处理 1.基本参量 参量 材料厚度/mm 波导管长度/mm 微波频率/GHz 测量值 1.90 22.60 9.00
2.对于波导波长𝜆𝑔的测量 驻波节点数 1 2 距离/mm 125.90 150.80
从而可以求的波导波长𝜆𝑔
=49.80𝑚𝑚。
