天線模型測(cè)量液體復(fù)介電常數(shù)

　　伴隨著材料研究技術(shù)的進(jìn)步，曾經(jīng)很少使用的液體材料也逐漸得到重視。該文考慮到同軸探針在液體中輻射的存在，建立了被測(cè)液體介電常數(shù)與端面反射系數(shù)之間的等效電路模型(天線模型)，在理論上推導(dǎo)了它們之間的函數(shù)關(guān)系。該文對(duì)處于不同溫度下的多種液體材料進(jìn)行了測(cè)量，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析。高介電常數(shù)材料去離子水在不同溫度下的測(cè)試結(jié)果與cole-cole 公式的計(jì)算結(jié)果對(duì)比表明：可測(cè)試頻率達(dá)20GHz，復(fù)介電常數(shù)實(shí)部測(cè)試偏差和虛部測(cè)試偏差均不超過5%。中低介電常數(shù)材料工業(yè)乙醇的測(cè)試結(jié)果表明：復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部測(cè)試偏差均低于3%，測(cè)量精度高。

　　引言

　　當(dāng)今世界，一個(gè)國(guó)家的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)水平很大程度是體現(xiàn)在材料技術(shù)的發(fā)展水平上的。電子材料是整個(gè)電子科學(xué)領(lǐng)域的核心和基礎(chǔ)，不僅很多電子器件產(chǎn)品的性能優(yōu)化直接依賴于材料科學(xué)的進(jìn)步，而且新型電子材料的研發(fā)直接促進(jìn)電子行業(yè)和電子器件的發(fā)展。電子材料包含固體材料和液體材料，隨著科技的進(jìn)步，以前不曾使用的液體材料也逐漸得到重視。關(guān)于液體材料的研究也越來越多。介電常數(shù)是電子材料zui重要的特性參數(shù)，不同介電常數(shù)的材料，其應(yīng)用范圍也不同，為了更好地引導(dǎo)這些研究，也為了確定材料的應(yīng)用范圍，就必須要對(duì)材料的介電常數(shù)進(jìn)行的測(cè)量。對(duì)于不同頻率下的介質(zhì)材料，根據(jù)物理狀態(tài)、結(jié)構(gòu)尺寸和電氣特性的不同，可以采用不同的測(cè)試方法和測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)各種不同材料情況的具體測(cè)試要求，有種類繁多的測(cè)試方法可供選擇。對(duì)于微波頻率下的材料，主要的測(cè)試方法有諧振法和傳輸法。

　　本文采用傳輸法建立了被測(cè)液體介電常數(shù)與端面反射系數(shù)之間的等效電路模型(天線模型)，理論推導(dǎo)了它們之間的函數(shù)關(guān)系。本文對(duì)不同溫度的多種液體進(jìn)行了測(cè)量和詳細(xì)分析。高介電常數(shù)材料去離子水不同溫度(20、25、35℃)的測(cè)試結(jié)果與cole-cole 公式的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析表明，測(cè)試頻率達(dá)20GHz，復(fù)介電常數(shù)實(shí)部測(cè)試偏差和虛部測(cè)試偏差均不超過5%。中低介電常數(shù)的材料工業(yè)乙醇的測(cè)試結(jié)果表明，其復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部測(cè)試偏差均低于3%，測(cè)量精度高。