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是德科技
使用 Keysight 材料测量解决方案进行介电性能测量
很多行业都需要对它们所用的材料有一个更清晰的认识，以便缩短设计、流程检测和
质量保证等阶段的时间。每种材料都有着其自身独特的电气特征，与它的介电性能有
关。通过对材料的介电性能进行精确测量，科技人员和工程师能够获得非常有用的信
息，从而在具体应用中恰当地运用这些材料。获知介电材料的特性可为许多电子应用
提供关键的设计参数信息。电缆绝缘体损耗、基片阻抗或介质谐振器频率都与其介电
性能有关。对材料介电性能的了解也给航空航天、汽车、食品和医药行业中的一些新
应用带来了很多益处。
一个材料测量系统必须具备精密的测量仪器、用于夹持被测材料(MUT) 的专用测试夹
具，以及用于计算和显示材料参数的软件，来进行介电特性的测量。是德科技为您提
供快速、精确、并且 ( 对材料 ) 不具毁坏性的解决方案。
测量仪器 — 网络分析仪、阻抗分析仪和 LCR 表 — 提供精确的测量结果，频率范围高
达 1.1 THz。是德科技提供的材料测量夹具基于同轴探头法、平行板电容法、同轴 / 波导
传输线法、自由空间法和谐振腔体法。简单易用的材料测量软件可以大大简化介电常
数和磁导率测量。下表显示了是德科技材料测试解决方案所能测量的产品。
行业 应用/产品
电子 电容器、基片、PCB、PCB 天线、铁氧体、减震器、SAR 体模材料
航空航天/国防 隐形术、RAM (雷达波吸收材料)、雷达天线罩
工业材料 陶瓷和复合材料: A/D 和汽车零部件、涂层聚合物和塑料: 纤维、薄膜、绝缘材料水凝胶: 一次性尿片、软性隐形眼镜液晶: 显示器其它包含此类材料的产品 : 轮胎、涂料、粘合剂等
食品和农业 食品保鲜 (变质) 研究、微波食品开发、包装、含水率测量
林业和矿业 木材/纸制品含水率测量、含油量分析
制药和医疗 药物研究和生产、生物植入体、人体组织定征、生物量、发酵
– 快速、精确、不需破坏材料的解决方案
– 频率覆盖范围高达1.1 THz
– 支持多种测量方法
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同轴探头法 宽带、方便、对材料无破坏性最适合损耗性 MUT ; 液体和半固体
宽带最适合损耗至低损耗 MUT ; 可加工的固体
宽带 ; 非接触最适合平板样品、粉末、高温
单一频率 ; 准确最适合低损 MUT ; 小型样品
准确适用于低频 ; 细小 , 平板样品
精确而简单的测量，必须采用环形磁芯结构
传输线法
自由空间法
谐振腔体法
平行板电容法
电感测量法
ε r
ε r
ε r
ε r 和 μr
μr
ε r 和 μr
图 1. 材料测量方法
测量方法
测量材料的介电性能有多种方法。用户需要选择最适合 MUT 的测量方法。是德科技解
决方案支持所有的测量方法。
同轴探头法
同轴探头法最适合液体和半固体 (粉末) 材料。它具有简单、方便、非破坏性的特点。
典型测量系统由网络分析仪或阻抗分析仪、同轴探头和软件构成。软件和探头均包含
在 Keysight 85070E 介电探头套件中。根据所用的分析仪和探头，该系统的支持频率范
围可从 10 MHz 至 50 GHz。
高温探头能够承受 -40 至 +200 °C 的温度范围。较大直径的法兰使得高温探头可以支持
平面固体材料、液体和半固体材料测量。细长探头能够很轻松地放入发酵罐、化学反应
室或其它小孔径设备中。高性能探头的超薄设计使它具有出色的坚固性，耐高温性以及
很宽的频率范围。探头经过了热压处理，非常适合灭菌要求很高的食品、医药和化工行
业应用。
传输线法
传输线法是一种宽带测量方法，适用于可加工固体。它需要把 MUT 放入了闭合传输
线中。
自由空间法
自由空间法通过天线来把微波能量聚焦 ( 或穿过 ) 在一大块材料中。该方法具有非接触
特性，适合高温，尤其适用于毫米波频率。
谐振腔体法
谐振腔体具有较高的 Q 值，可在特定频率上发生谐振。放入材料样品后会改变谐振腔
体的中心频率和 Q 因数。通过测量放置材料和不放置材料时的谐振参数，可以计算得
到介电常数的值。是德科技提供 85072A 10 GHz 分裂圆柱腔体谐振器和分离介质谐振器
(SPDR)。
平行板电容法
平行板电容法在两个电极之间夹入一个薄板材料，来形成一个电容器。该方法最适合对
薄膜或液体进行精确的低频测量。应用该方法的典型测量系统由 LCR 表或阻抗分析仪
构成。根据材料类型和频率范围 (高达 1 GHz) 要求，是德科技可以提供多种测试夹具，
例如 16451B、16452A 和 16543A。
电感测量法
该方法通过测量材料 (环形磁芯) 的电感来推导出磁导率。具体操作 : 在 MUT 上缠绕若干
条导线，并测量导线两端的电感。Keysight 16454A 磁性材料测试夹具可为单匝电感器
提供理想结构，在插入环形磁芯时不会出现磁漏。
Keysight 85070E 介电探头套件
法兰
孔径
高温探头 细长探头
高性能探头短路件
短路件短路件
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测量系统
是德科技提供多种夹具和测量仪器，可以测量多种材料类型。同时是德科技还提供相应
材料测量软件来支持各种测量方法或仪器。查看相关文献以了解详情。
测试夹具和仪器
图 2 汇总了是德科技测试夹具系列。可用的测量仪器请参见表 1。
85070E 介电探头套件 ● ● ● ● 同轴探头法
85071E Exx 分离介质谐振器 (SPDR) ● ● ● 谐振腔法
85072A 10 GHz 分裂圆柱谐振腔 ● 谐振腔法
16451B 介电材料测试夹具 ● ● ● 平行板电容法
16452A 液体测试夹具 ● ● ● 平行板电容法
16453A 介电材料测试夹具 ● 平行板电容法
16454A 磁性材料测试夹具 ● ● 电感法
PNA
ENA
Fiel
d
E499
1A
4294
A
E498
0A
4285
A
E4991A 阻抗 / 材料分析仪，1 MHz 至 3 GHz
是德科技网络分析仪, 高达 1.1 THz
4294A 精密阻抗分析仪 ,40 Hz 至 110 MHz
PNA 系列网络分析仪
ENA 系列网络分析仪
材料类型
频率
液体
材料测量软件
液体测试夹具
介电测试夹具 分裂介质谐振器 (SPDR)
磁性材料测试夹具
介电探头
10 GHz 分裂圆柱谐振腔
凝胶
固体
基片
环形磁芯
半固体( 粉末 )
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软件
Keysight 85071E 材料测量软件可以简化使用网络分析仪测量介电常数和磁导率的过
程。这款简单易用的软件可以引导用户完成设置和测量，将 S 参数网络分析仪数据转
换为您所需的数据格式，并在数秒钟内显示结果。结果可以各种格式的图表显示 : ε r’、
ε r”、tan δ、μr’、μr”、tan δm 和 Cole-Cole。
是德科技提供多种测量方法和数学模型，以满足大多数的应用需求。自由空间校准选件
提供是德科技独有的 GRL (gated reflect line) 校准，可测量自由空间内的材料。拱形反
射率选件可以自动执行 NRL 拱桥法，以测量样本表面的反射。谐振腔体选件提供最高
的损耗正切精度和分辨率。
相关文献
材料介电性能测量的基础知识，应用指南，文献号 5989-2589EN
介电常数和磁导率测量解决方案，应用指南，文献号 5980-2862EN
用于基片介电测量的分离介质谐振器，应用指南，文献号 5989-5384EN
Keysight 85070E 介电探头套件，技术概述，文献号 5989-0222EN
Keysight 85071E 材料测量软件，技术概述，文献号 5988-9472EN
Keysight 85072A 10-GHz 分离柱状谐振器，技术概述，文献号 5989-6182EN
Keysight LCR 表、阻抗分析仪和测试夹具，选型指南，文献号 5952-1430E
网络资源
访问官网以了解更多信息。
材料测试设备 :
www.keysight.com/find/materials
网络分析仪 :
www.keysight.com/find/na
阻抗分析仪和 LCR 表 :
www.keysight.com/find/impedance
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