依據(jù)傳輸線測(cè)量方法，結(jié)合Matlab GUI 編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一套介質(zhì)介電常數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量了不同介質(zhì)在L 頻段到X 頻段內(nèi)的介電常數(shù)值。該系統(tǒng)直接使用高頻信號(hào)源作激勵(lì)，頻譜儀作為接收機(jī)，簡(jiǎn)化了測(cè)試系統(tǒng)，降低誤差。編寫(xiě)Matlab GUI 人機(jī)交互界面求解超越方程，批量計(jì)算提高了計(jì)算精度和效率。測(cè)試結(jié)果和介質(zhì)標(biāo)稱值很接近，對(duì)兩種材料應(yīng)用的研究提供了有力的支持。

　　近年來(lái)，隨著雷達(dá)、遙控遙測(cè)、微波通信等微波技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)微波器件的系統(tǒng)性能提出了更高的要求，進(jìn)而對(duì)它們所用的微波介質(zhì)材

　　料提出了更高的要求。微波介質(zhì)材料的電特性的測(cè)量，對(duì)于研究材料的微波特性、研制微波器件、促進(jìn)現(xiàn)代尖端技術(shù)發(fā)展等都有重要意義。

　　微波介質(zhì)參數(shù)的測(cè)量方法，有傳輸法(如波導(dǎo)、同軸傳輸線法等)、諧振腔法和自由空間法等。傳輸線法以其簡(jiǎn)單易行，不需要特殊的儀表設(shè)備等特點(diǎn)常成為測(cè)試系統(tǒng)被選取的方法。測(cè)量線是一種傳統(tǒng)微波測(cè)量?jī)x器，可以測(cè)量開(kāi)槽波導(dǎo)內(nèi)電壓駐波比，從而確定反射系數(shù)和阻抗數(shù)值。測(cè)量線簡(jiǎn)單可靠、價(jià)格便宜、測(cè)量原理清晰，在微波頻段采用測(cè)量線測(cè)量介電常數(shù)仍是一種主要途徑。

1、原理

　　介電常數(shù)r的測(cè)量屬于間接測(cè)量，它以某種函數(shù)關(guān)系式包含在可觀察的測(cè)量量?jī)?nèi)，因此，傳輸線法測(cè)量r是建立在傳輸線理論、特性阻抗和傳輸常數(shù)的基礎(chǔ)上的，通過(guò)函數(shù)關(guān)系計(jì)算出介電常數(shù)。終端短路法是傳輸線法的一種，實(shí)質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)參量法，即通過(guò)介質(zhì)樣品對(duì)網(wǎng)絡(luò)參量的反應(yīng)來(lái)測(cè)定r。

　　利用波導(dǎo)測(cè)量線進(jìn)行兩點(diǎn)法測(cè)量時(shí)，當(dāng)波導(dǎo)管內(nèi)放入長(zhǎng)為l的介質(zhì)樣品時(shí)等效為雙口網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。

圖1 終端短路法測(cè)定介電常數(shù)原理圖

　　通過(guò)2094 組數(shù)據(jù)的測(cè)試和計(jì)算， 得到0.96GHz~12.40GHz 內(nèi)五組介電常數(shù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)結(jié)果如表，測(cè)試計(jì)算結(jié)果有很強(qiáng)的一致性，為相應(yīng)頻率內(nèi)研究使用兩種介質(zhì)提供了支持。

　　在測(cè)量線系統(tǒng)中，系統(tǒng)誤差包括測(cè)量線誤差、介質(zhì)樣塊裝配誤差、手動(dòng)測(cè)量操作誤差、讀數(shù)誤差。介質(zhì)樣塊度裝配采用緊配合壓入波導(dǎo)內(nèi)，保證介質(zhì)樣塊和短路板緊密貼合。測(cè)量值中的偶然誤差，采用多次測(cè)量求平均值和使用交叉讀數(shù)法減小讀數(shù)誤差。利用扳手作輪軸，通過(guò)調(diào)節(jié)千斤頂高度微調(diào)滑軌移動(dòng)距離，極大地降低了手動(dòng)操作引起的誤差。

4、結(jié)論

　　根據(jù)傳輸法測(cè)量介電常數(shù)理論，使用改進(jìn)的測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量計(jì)算介電常數(shù)需要的數(shù)據(jù)。并用Matlab GUI 編寫(xiě)人機(jī)交互界面，利用測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算了兩種介質(zhì)在0.96GHz 到12.40GHz 內(nèi)不同頻點(diǎn)的介電常數(shù)值。計(jì)算結(jié)果在同一頻點(diǎn)下與計(jì)算平均值誤差小于1%，并且結(jié)算結(jié)果與介質(zhì)標(biāo)稱值很接近，對(duì)兩種材料應(yīng)用的研究提供了有力的支持。