介电常数是材料非常重要的一个特征参数，通常是随温度和介质中传播的电磁波频率而变化，在众多应用中是个必须监测的材料参数。介电常数的精确测量通常是通过矢量网络分析仪去完成，而传统的测量方案由于矢网的价格和体积重量因素，限制了很多客户的投资意愿和应用的便利性。本文介绍了两种利用Copper Mountain科技的便携式单端口矢网设计的对液体和固体材料的介电常数测量方案，无论从性价比还是便利性上，都远超传统方案。

方案一 液体介电常数测量方案

对大部分的液体材料，通过对介电常数的精准测量来获得其组分信息、结构信息和极化机理，相对于基于光学的光谱测量表征，最近已经变得越来越流行。尤其对于天然的混合物，如牛奶、果汁、谷物和一些软组织等，介电常数测量表征的优势更加突出。

01 软件介绍

• 软件操作简洁；

• 自带Cole-Cole模型拟合，给出拟合曲线，验证实测结果；

• 提供Cole-Cole模型的基础参数，方便用户直接画出介电常数曲线；

• 可自定义时间间隔进行自动测试，实时监测待测物的介电常数变化；

• 多种参数输出，方便用户后处理。

图1：自来水的介电常数

图2：加入酒精后水的介电常数 

02 系统特点

• 专业计量级单端口矢量网络分析仪，极高的测量精度；

• 最高频率支持到18GHz；

• 专业的探头电磁模型参数提取，提升测量精度；

• 小巧便携的系统设计，总重不超过4kg，超高性价比；

• 教学、科研、生产的理想工具。
  

方案二 固体材料介电常数测量方案

Epsilometer测试方案是与领先的材料测量解决方案及系统供应商Compass Technology合作开发的。它运用了一种基于平行板电容概念的新测量方法，可以确定厚度高达3毫米的介质材料复介电常数。

与传统的电容法测量装置不同，这种新方法大大简化了校准程序，通过全波计算电磁代码对夹具进行精确建模，解决了传统电容方法中寄生阻抗带来的限制。具体来说，利用时域有限差分代码设计夹具并创建基于数据库的反演算法。反演算法将测得的夹具反射(S11)转换为被测样品的介电特性。

01 Epsilometer软件介绍

Epsilometer软件测量和绘制介电常数、损耗、损耗角正切。

图1：使用Teflon样品进行简单的一步校准

图2：查看测量图

• 测量数据和反介电常数结果自动保存为文本文件(*.s1p和*.epsmu)；

• 简易校准程序；

• 绘图支持缩放；

• 实部、虚部或Tan Delta数据图显示；

• 数据可以保存在记忆中，以便参考和比较多组测量结果；

• 数据可以保存为.png或.csv文件；

• 可以定义测量的频率范围和VNA频率范围内的测量点数；

• 可以在线性和对数频率刻度之间切换；

• 可以在测量结果中不同数据格式之间切换；

• 适用于陶瓷测试(样品表面必须平坦)。

02 系统特点

• Epsilometer是一种低成本的，操作简单的固态材料介电常数测量解决方案；

• 可测量0.3到3毫米厚的介质材料样品，可测3MHz-6GHz的复介电常数；

• 可输出包括介电常数、损耗、损耗角正切；

• Epsilometer测试方案包括 、 软件、测量夹具、 软件和校准件。