本发明公开了一种材料介电常数宽频带测试结构及其测试方法，适用于低介电常数(小于10)、低损耗片状材料的复介电常数测量，实现了单腔宽频的复介电常数测量，其包括两个同轴转接头、圆波导谐振腔、第一样品口、第二样品口、第三样品口、第一片状待测材料、第二片状待测材料、第三片状待测材料。测试频段为0.7‑10GHz，选用三个工作模式：TM010(覆盖频段为0.90‑1.00GHz)、TM220(覆盖频段为3.15‑3.45GHz)、TM460(覆盖频段为9.50‑9.70GHz)，分别对应三个样品口。测试时根据所需测量频段，在相应样品口插入一块片状待测材料，其余两个样品口空置。本发明具有高精度、结构简单、加工成本低和待测材料容易取放等优点。
1.基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构，其特征在于：包括两个同轴转接头(1)、圆波导谐振腔、第一样品口(201)、第二样品口(202)、第三样品口(203)、第一片状待测材料(4)、第二片状待测材料(5)和第三片状待测材料(6)；所述两个同轴转接头(1)用来对圆波导谐振腔馈电，将圆波导谐振腔与矢量网络分析仪连接以提取散射参数用于后续计算材料参数，所述圆波导谐振腔划分有上腔(2)和下腔(3)，所述两个同轴转接头(1)分别固定在上腔(2)的顶盖和下腔(3)的底盖上且纵轴中心线重合，便于激励工作模式一TM010模、工作模式二TM220模或工作模式三TM460模；所述第一样品口(201)、第二样品口(202)和第三样品口(203)设在上腔(2)中，所述第一片状待测材料(4)加载在第一样品口(201)上，所述第二片状待测材料(5)加载在第二样品口(202)上，所述第三片状待测材料(6)加载在第三样品口(203)；所述第一样品口(201)沿圆波导谐振腔的纵中心轴对称，所述第二样品口(202)的宽中心线与第一样品口(201)的宽中心线成35‑37°；所述第二样品口(202)沿自身的纵轴中心线对称，其纵轴中心线与圆波导谐振腔纵轴中心线距离为41‑45mm；所述第三样品口(203)的宽中心线与第一样品口(201)的宽中心线成53‑55°；所述第三样品口(203)沿自身的纵轴中心线对称，其纵轴中心线与圆波导谐振腔纵轴中心线距离为26‑30mm。
2.根据权利要求1所述的基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构，其特征是：所述圆波导谐振腔由金属AL6061加工而成，其内腔半径r为115‑125mm，内腔高度h为12‑
15mm，顶盖、底盖厚4‑5mm，侧壁厚5‑6mm，内腔壁镀银以增加腔内模式的品质因数Q。
3.根据权利要求1所述的基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构，其特征是：所述第一样品口(201)长为10‑11mm，宽为3‑3.2mm，高为顶盖壁厚4‑5mm；当测试频段为
0.90‑1.00GHz时，所述第一片状待测材料(4)直接从第一样品口(201)插入圆波导谐振腔中；所述第一片状待测材料(4)的尺寸是10*3*25mm；所述第一片状待测材料(4)的加载位置为工作模式一TM010模的电场最强处。
4.根据权利要求1所述的基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构，其特征是：所述第二样品口(202)长为10‑11mm，宽为1.5‑1.7mm，高为顶盖壁厚4‑5mm；当测试频段为3.15‑3.45GHz，所述第二片状待测材料(5)直接从第二样品口(202)插入圆波导谐振腔中；所述第二片状待测材料(5)的尺寸是10*1.5*25mm；所述第二片状待测材料(5)的加载位置为工作模式二TM220模的电场最强处。
5.根据权利要求1所述的基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构，其特征是：所述第三样品口(203)长为10‑11mm，宽为1.5‑1.7mm，高为顶盖厚度4‑5mm；当测量频段为9.50‑9.70GHz时，所述第三片状待测材料(6)直接从第三样品口(203)插入圆波导谐振腔中；所述第三片状待测材料(6)的加载位置为工作模式三TM460模的电场最强处。
6.根据权利要求1所述的基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构，其特征是：所述两个同轴转接头(1)的位置选取关乎工作模式的激励与否和被激励工作模式的耦合强度；所述两个同轴转接头(1)的纵轴中心线重合；若俯视圆波导谐振腔，建立以下坐标系：以第一样品口(201)的宽中心线为X轴、长中心线为Y轴、两轴交点为原点，且第二样品口(202)的纵轴中心线的点位于第二象限，则所述两个同轴转接头(1)重合的纵轴中心线的坐标为(70mm，‑50mm)；同时为了保证圆波导谐振腔和矢量网络分析仪之间是弱耦合，所述两个同轴转接头(1)的探针长度为0.8‑1mm。
7.根据权利要求1所述的基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构，其特征是：在实际测试时，根据测试频段，只需在相应样品口处插入一块片状待测材料，其余两个样品口空置。
8.权利要求1至7任意一项所述基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将两个同轴转接头(1)分别连接至矢量网络分析仪的任意两个端口；
步骤2：三个样品口均不放置任何待测材料，选定测量频率范围，依次对矢量网络分析仪进行“开路”、“短路”、“负载”校准；
步骤3：三个样品口均不放置任何待测材料，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21；根据测试到的S21，获取谐振频率F0、3dB带宽的上频F1和3dB带宽的上频F2，并根据以下公式：计算出与所选定测试频段对应的工作模式的空腔品质因素Q0；
步骤4：依据测试频段，在相应的样品口插入一块已知相对介电常数的实部为ε'N的标准片状样品，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21；根据测试到的S21，获取谐振频率FN；把ε'N、FN和从步骤3得到的F0代入以下公式(2)，求得积分系数a的值：之所以称a为积分系数，是因为a的内在表达形式为两积分的商，见以下公式(3)：
式中，n为退极化因子，与材料的形状尺寸和材料内电场方向有关，能够查表得出；VS和V分别是片状待测材料体积和圆波导谐振腔内腔体积；E0为未加载片状待测材料前圆波导谐振腔内各处电场强度；ε'N为已知的标准片状样品相对介电常数εr的实部；
步骤5：拿出上述步骤4所述的标准片状样品，在相同的样品口插入一块片状待测材料，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21；根据测试到的S21，获取谐振频率FC、3dB带宽的上频FC1和3dB带宽的上频FC2，并根据以下公式(4)：计算出加载相应片状待测材料后与所选定测试频段对应的工作模式的加载品质因素QC；
步骤6：把上述步骤3、4和5得到的F0、Q0、a、FC和QC，代入以下公式(5)、公式(6)和公式(7)，求得片状待测材料相对介电常数εr的实部ε'、虚部ε"和损耗角正切tanθ：
材料介电常数宽频带测试结构及其测试方法
技术领域
[0001] 本发明涉及微波材料测试的技术领域，尤其是指一种基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构及其测试方法。
背景技术
[0002] 基于片状介质材料的微波性能的优越性，目前已广泛应用在军事和民用通信领域，同时也是微波器件必不可少的基础材料；介质材料的相对复介电常数和损耗角正切作为合格材料的重要指标，极大影响着微波器件的性能；随着当今5G通信的深入发展，面向5G‑Sub6GHz应用(0.7‑10GHz)的高精度低损耗微波数据采集装置的研发为大势所趋。
[0003] 现对电磁参数测试进行了以下调查了解：
[0004] 电介质材料微波性能测试方法可大致分为集总参数法和场的方法，由于集总参数法测试精度较低，目前运用较多的是场的方法；场的方法又可以分为非谐振法和谐振法，在非谐振法中，材料的微波性能主要是由传输线的阻抗、网络参数和材料中波速等推导得到，可用于宽频率范围内材料的电磁参数测试；将根据谐振频率F和品质因数Q计算复介电常数的方法统称为谐振法，包括了谐振腔微扰法、平面电路谐振法、模式匹配法、精确场解法、有限元法等，其中谐振腔微扰法得益于谐振腔内场对称性好、结构简单和高精度等优点，目前更是得到广泛的应用。本发明使用的方法便是圆波导谐振腔微扰法。
[0005] 但是，由于圆波导谐振腔最低模式为TM010模，欲使该模式的谐振频率覆盖至1GHz以下，按照圆柱腔的模式谐振频率计算公式可知其半径势必会增大，圆柱谐振腔半径的增大会在0.7‑10GHz频段内引入更多的模式，尤其在高频段将难以区分工作模式和干扰模式，对实际测试造成很大的影响，会引起很大的测试误差，因此，目前市场上测试频段同时包含低频(小于1GHz)和高频(10GHz)的电磁参数测试装置很多都是由多个谐振腔组成，其中小的谐振腔用于高频段测试，大的谐振腔用于低频段测试，由此在测试便利性和成本预算上都带来了一定的挑战。
[0006] 综上所述，圆波导谐振腔宽带电磁参数测试仍然存在一定局限，难以适应当今电磁参数测试领域高精度、低成本、高便利性的测试要求。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构及其测试方法，能够实现待测材料方便取放，同时满足高精度、低成本、高便利性的测试要求。
[0008] 为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构，包括两个同轴转接头、圆波导谐振腔、第一样品口、第二样品口、第三样品口、第一片状待测材料、第二片状待测材料和第三片状待测材料；所述两个同轴转接头用来对圆波导谐振腔馈电，将圆波导谐振腔与矢量网络分析仪连接以提取散射参数用于后续计算材料参数，所述圆波导谐振腔划分有上腔和下腔，所述两个同轴转接头分别固定在上腔的顶盖和下腔的底盖上且纵轴中心线重合，便于激励工作模式一TM010模、工作模式二TM220模或工作模式三TM460模；所述第一样品口、第二样品口和第三样品口设在上腔中，所述第一片状待测材料加载在第一样品口上，所述第二片状待测材料加载在第二样品口上，所述第三片状待测材料加载在第三样品口。
[0009] 进一步，所述圆波导谐振腔由金属AL6061加工而成，其内腔半径r为115‑125mm，内腔高度h为12‑15mm，顶盖、底盖厚4‑5mm，侧壁厚5‑6mm，内腔壁镀银以增加腔内模式的品质因数Q。
[0010] 进一步，所述第一样品口沿圆波导谐振腔的纵中心轴对称，长为10‑11mm，宽为3‑3.2mm，高为顶盖壁厚4‑5mm；当测试频段为0.90‑1.00GHz时，所述第一片状待测材料直接从第一样品口插入圆波导谐振腔中；所述第一片状待测材料的尺寸是10*3*25mm；所述第一片状待测材料的加载位置为工作模式一TM010模的电场最强处。
[0011] 进一步，所述第二样品口的宽中心线与第一样品口的宽中心线成35‑37°；所述第二样品口沿自身的纵轴中心线对称，其纵轴中心线与圆波导谐振腔纵轴中心线距离为41‑45mm；所述第二样品口长为10‑11mm，宽为1.5‑1.7mm，高为顶盖壁厚4‑5mm；当测试频段为
3.15‑3.45GHz，所述第二片状待测材料直接从第二样品口插入圆波导谐振腔中；所述第二片状待测材料的尺寸是10*1.5*25mm；所述第二片状待测材料的加载位置为工作模式二TM220模的电场最强处。
[0012] 进一步，所述第三样品口的宽中心线与第一样品口的宽中心线成53‑55°；所述第三样品口沿自身的纵轴中心线对称，其纵轴中心线与圆波导谐振腔纵轴中心线距离为26‑30mm；所述第三样品口长为10‑11mm，宽为1.5‑1.7mm，高为顶盖厚度4‑5mm；当测量频段为
9.50‑9.70GHz时，所述第三片状待测材料直接从第三样品口插入圆波导谐振腔中；所述第三片状待测材料的加载位置为工作模式三TM460的电场最强处。
[0013] 进一步，所述两个同轴转接头的位置选取关乎工作模式的激励与否和被激励工作模式的耦合强度；所述两个同轴转接头的纵轴中心线重合；若俯视圆波导谐振腔，建立以下坐标系：以第一样品口的宽中心线为X轴、长中心线为Y轴、两轴交点为原点，且第二样品口的纵轴中心线的点位于第二象限，则所述两个同轴转接头重合的纵轴中心线的坐标为(70mm，‑50mm)；同时为了保证圆波导谐振腔和矢量网络分析仪之间是弱耦合，所述两个同轴转接头的探针长度为0.8‑1mm。
[0014] 进一步，在实际测试时，根据测试频段，只需在相应样品口处插入一块片状待测材料，其余两个样品口空置。
[0015] 本发明也提供了上述基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构的测试方法，包括以下步骤：
[0016] 步骤1：将两个同轴转接头分别连接至矢量网络分析仪的任意两个端口；
[0017] 步骤2：三个样品口均不放置任何待测材料，选定测量频率范围，依次对矢量网络分析仪进行“开路”、“短路”、“负载”校准；
[0018] 步骤3：三个样品口均不放置任何待测材料，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21；根据测试到的S21，获取谐振频率F0、3dB带宽的上频F1和3dB带宽的上频F2，并根据以下公式：
[0019]
[0020] 计算出与所选定测试频段对应的工作模式的空腔品质因素Q0；
[0021] 步骤4：依据测试频段，在相应的样品口插入一块已知相对介电常数的实部为ε'N的标准片状样品，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21；根据测试到的S21，获取谐振频率FN；把ε'N、FN和从步骤3得到的F0代入以下公式(2)，求得积分系数a的值：
[0022]
[0023] 之所以称a为积分系数，是因为a的内在表达形式为两积分的商，见以下公式(3)：
[0024]
[0025] 式中，n为退极化因子，与材料的形状尺寸和材料内电场方向有关，能够查表得出；VS和V分别是片状待测材料体积和圆波导谐振腔内腔体积；E0为未加载片状待测材料前圆波导谐振腔内各处电场强度；ε'N为已知的标准片状样品相对介电常数εr的实部；
[0026] 步骤5：拿出上述步骤4所述的标准片状样品，在相同的样品口插入一块片状待测材料，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21；根据测试到的S21，获取谐振频率FC、3dB带宽的上频FC1和3dB带宽的上频FC2，并根据以下公式(4)：
[0027]
[0028] 计算出加载相应片状待测材料后与所选定测试频段对应的工作模式的加载品质因素QC；
[0029] 步骤6：把上述步骤3、4和5得到的F0、Q0、a、FC和QC，代入以下公式(5)、公式(6)和公式(7)，求得片状待测材料相对介电常数εr的实部ε'、虚部ε"和损耗角正切tanθ：
[0030]
[0031]
[0032]
[0033] 本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0034] 本发明适用于低介电常数(小于10)、低损耗片状材料的复介电常数测试，实现了单个圆波导谐振腔宽频(0.7‑10GHz)的复介电常数测试，具有高精度、结构简单、加工成本低和待测材料容易取放的优点。
附图说明
[0035] 图1为基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构的立体图。
[0036] 图2为基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构的俯视图。
[0037] 图3为基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构的侧视图。
[0038] 图4为在0.945‑0.97GHz内插入第一片状待测材料后的传输系数S21仿真结果图。
[0039] 图5为在3.30‑3.44GHz内插入第二片状待测材料后的传输系数S21仿真结果图。
[0040] 图6为在9.60‑9.70GHz内插入第三片状待测材料后的传输系数S21仿真结果图。
具体实施方式
[0041] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0042] 参见图1至图3所示，本实施例提供了一种基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构，该结构包括两个同轴转接头1、圆波导谐振腔、第一样品口201、第二样品口202、第三样品口203、第一片状待测材料4、第二片状待测材料5和第三片状待测材料6；所述两个同轴转接头1用来对圆波导谐振腔馈电，将圆波导谐振腔与矢量网络分析仪连接以提取散射参数用于后续计算材料参数，所述圆波导谐振腔划分有上腔2和下腔3，所述两个同轴转接头1分别固定在上腔2的顶盖和下腔3的底盖上且纵轴中心线重合，便于激励工作模式一TM010模、工作模式二TM220模或工作模式三TM460；所述第一样品口201、第二样品口202和第三样品口203设在上腔2中，所述第一片状待测材料4加载在第一样品口201上，所述第二片状待测材料5加载在第二样品口202上，所述第三片状待测材料6加载在第三样品口203。
在实际测试时，根据测试频段，只需在相应样品口处插入一块片状待测材料，其余两个样品口空置。
[0043] 所述圆波导谐振腔2和圆波导谐振腔3由金属AL6061加工而成，其内腔半径r为115‑125mm(优选120mm)，内腔高度h为12‑15mm(优选15mm)，顶盖、底盖厚4‑5mm(优选4mm)，侧壁厚5‑6mm(优选5mm)，内腔壁镀银以增加腔内模式的品质因数Q。
[0044] 所述第一样品口201沿圆波导谐振腔的纵中心轴对称，长为10‑11mm(优选11mm)，宽为3‑3.2mm(优选3.2mm)，高为顶盖壁厚4‑5mm(优选4mm)；当测试频段为0.90‑1.00GHz时，所述第一片状待测材料4直接从第一样品口201插入圆波导谐振腔中；所述第一片状待测材料4的尺寸是10*3*25mm；所述第一片状待测材料4的加载位置为工作模式一TM010模的电场最强处。
[0045] 所述第二样品口202的宽中心线与第一样品口201的宽中心线成35‑37°(优选36°)；所述第二样品口202沿自身的纵轴中心线对称，其纵轴中心线与圆波导谐振腔纵轴中心线距离为41‑45mm(优选43mm)；所述第二样品口202长为10‑11mm(优选11mm)，宽为1.5‑
1.7mm(优选1.7mm)，高为顶盖壁厚4‑5mm(优选4mm)；当测试频段为3.15‑3.45GHz，所述第二片状待测材料5直接从第二样品口202插入圆波导谐振腔中；所述第二片状待测材料5的尺寸是10*1.5*25mm；所述第二片状待测材料5的加载位置为工作模式二TM220模的电场最强处。
[0046] 所述第三样品口203的宽中心线与第一样品口201的宽中心线成53‑55°(优选54°)；所述第三样品口203沿自身的纵轴中心线对称，其纵轴中心线与圆波导谐振腔纵轴中心线距离为26‑30mm(优选28mm)；所述第三样品口203长为10‑11mm(优选11mm)，宽为1.5‑
1.7mm(优选1.7mm)，高为顶盖厚度4‑5mm(优选4mm)；当测量频段为9.50‑9.70GHz时，所述第三片状待测材料6直接从第三样品口203插入圆波导谐振腔中；所述第三片状待测材料6的加载位置为工作模式三TM460的电场最强处。
[0047] 两个同轴转接头1的位置选取关乎工作模式的激励与否和被激励工作模式的耦合强度；所述两个同轴转接头1的纵轴中心线重合；若俯视圆波导谐振腔，建立以下坐标系：以第一样品口201的宽中心线为X轴、长中心线为Y轴、两轴交点为原点，且第二样品口202的纵轴中心线的点位于第二象限，则所述两个同轴转接头1重合的纵轴中心线的坐标为(70mm，‑50mm)；同时为了保证圆波导谐振腔和矢量网络分析仪之间是弱耦合，两个同轴转接头1的探针长度为0.8‑1mm(优选0.9mm)。
[0048] 下面我们用上述基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构，对第一片状待测材料4进行复介电常数测试。
[0049] 测试步骤：
[0050] 步骤1：将两个同轴转接头1分别连接至矢量网络分析仪的任意两个端口；
[0051] 步骤2：三个样品口均不放置任何待测材料，选定测试频率范围为0.90‑1.00GHz，依次对矢量网络分析仪进行“开路”、“短路”、“负载”校准；
[0052] 步骤3：三个样品口均不放置任何待测材料，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21,参见图4中右侧的S21曲线；根据图4中右侧的S21曲线，获取谐振频率F0、3dB带宽的上频F1和3dB带宽的上频F2，并根据以下公式：
[0053]
[0054] 计算工作模式一TM010模的空腔品质因素Q0；
[0055] 步骤4：在第一样品口201插入一块已知相对介电常数的实部为ε'N的标准片状样品，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21；根据测试到的S21，获取谐振频率FN；把ε'N、FN和从步骤3得到的F0代入以下公式(2)，求得积分系数a1的值：
[0056]
[0057] 步骤5：拿出上述步骤4所述的标准片状样品，在在第一样品口201插入第一片状待测材料4，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21，参见图4中左侧的S21曲线；根据图4中左侧的S21曲线，获取谐振频率FC、3dB带宽的上频FC1和3dB带宽的上频FC2，并根据以下公式(3)：
[0058]
[0059] 计算出加载第一片状待测样品4后，工作模式一TM010模的加载品质因素QC；
[0060] 步骤6：把上述步骤3、4和5得到的F0、Q0、a1、FC和QC，代入以下公式(4)、公式(5)和公式(6)，求得第一待测材料4的相对介电常数εr1的实部ε'1、虚部ε"1和损耗角正切tanθ1：
[0061]
[0062]
[0063]
[0064] 下面我们用上述基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构，对第二片状待测材料5进行复介电常数测试。
[0065] 测试步骤：
[0066] 步骤1：将两个同轴转接头1分别连接至矢量网络分析仪的任意两个端口；
[0067] 步骤2：三个样品口均不放置任何待测材料，选定测试频率范围为3.15‑3.45GHz，依次对矢量网络分析仪进行“开路”、“短路”、“负载”校准；
[0068] 步骤3：三个样品口均不放置任何待测材料，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21,参见图5中右侧的S21曲线；根据图5中右侧的S21曲线，获取谐振频率F0、3dB带宽的上频F1和3dB带宽的上频F2，并根据以下公式：
[0069]
[0070] 计算工作模式二TM220模的空腔品质因素Q0；
[0071] 步骤4：在第二样品口202插入一块已知相对介电常数的实部为ε'N的标准片状样品，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21；根据测试到的S21，获取谐振频率FN；把ε'N、FN和从步骤3得到的F0代入以下公式(2)，求得积分系数a2的值：
[0072]
[0073] 步骤5：拿出上述步骤4所述的标准片状样品，在第二样品口202插入第二片状待测材料5，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21，参见图5中左侧的S21曲线；根据图5中左侧的S21曲线，获取谐振频率FC、3dB带宽的上频FC1和3dB带宽的上频FC2，并根据以下公式(3)：
[0074]
[0075] 计算出加载第二片状待测样品5后，工作模式二TM220模的加载品质因素QC；
[0076] 步骤6：把上述步骤3、4和5得到的F0、Q0、a2、FC和QC，代入以下公式(4)、公式(5)和公式(6)，求得第二片状待测材料(5)的相对介电常数εr2的实部ε'2、虚部ε"2和损耗角正切tanθ2：
[0077]
[0078]
[0079]
[0080] 下面我们用上述基于圆波导谐振腔的材料介电常数宽频带测试结构，对第三片状待测材料6进行复介电常数测试。
[0081] 测试步骤：
[0082] 步骤1：将两个同轴转接头1分别连接至矢量网络分析仪的任意两个端口；
[0083] 步骤2：三个样品口均不放置任何待测材料，选定测试频率范围为9.50‑9.70GHz，依次对矢量网络分析仪进行“开路”、“短路”、“负载”校准；
[0084] 步骤3：三个样品口均不放置任何待测材料，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21,参见图6中右侧的S21曲线；根据图6中右侧的S21曲线，获取谐振频率F0、3dB带宽的上频F1和3dB带宽的上频F2，并根据以下公式：
[0085]
[0086] 计算工作模式三TM460模的空腔品质因素Q0；
[0087] 步骤4：在第三样品口203插入一块已知相对介电常数的实部为ε'N的标准片状样品，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21；根据测试到的S21，获取谐振频率FN；把ε'N、FN和从步骤3得到的F0代入以下公式(2)，求得积分系数a3的值：
[0088]
[0089] 步骤5：拿出上述步骤4所述的标准片状样品，在第三样品口203插入第二片状待测材料6，测试并记录矢量网络分析仪端口传输损耗S21，参见图6中左侧的S21曲线；根据图6中左侧的S21曲线，获取谐振频率FC、3dB带宽的上频FC1和3dB带宽的上频FC2，并根据以下公式(3)：
[0090]
[0091] 计算出加载第三片状待测样品6后，工作模式三TM460模的加载品质因素QC；
[0092] 步骤6：把上述步骤3、4和5得到的F0、Q0、a3、FC和QC，代入以下公式(4)、公式(5)和公式(6)，求得第三片状待测材料6的相对介电常数εr3的实部ε'3、虚部ε"3和损耗角正切tanθ3：
[0093]
[0094]
[0095]
[0096] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
