研究目的
提出一种利用圆波导TE01模精确测量陶瓷和聚合物在毫米波频段介电常数的新方法，以解决传统方法中因微小制造缺陷和空气间隙带来的挑战。
研究成果
所提出的采用圆波导中TE01模式的方法对制造缺陷具有鲁棒性，即使样品尺寸存在显著变化，也能提供精确的介电常数测量结果。该方法适用于高达太赫兹频段的高频应用及具有极高相对介电常数的材料。
研究不足
由于该方法具有方位角对称性，因此仅适用于各向同性材料。此外，使用高阶TE0n模式需要精心设计以实现高模式纯度。
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利用W波段圆波导中TE??模的容差误差法测定介电常数
DOI：10.1109/TMTT.2019.2951156
期刊：IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
我们提出了一种利用圆波导TE01模式精确测量陶瓷和聚合物在毫米波频段介电常数的新方法。在更高频率下，使用矩形波导的基模TE10模式测量材料介电常数极具挑战性。随着频率升高，必须置入波导内的介质样品尺寸会变得非常小，因此样品与波导壁间因微小制造缺陷产生的气隙会导致测量出现显著误差。相比之下，圆波导TE01模式在波导表面不存在电场，对制造过程中的微小缺陷不敏感。我们测量了置于圆波导内的氧化铝(Al2O3)、镁钙钛酸盐(MCT)陶瓷和特氟龙小样品的介电常数。结果表明该方法对制造缺陷具有极强鲁棒性：当氧化铝和特氟龙样品尺寸偏差分别达10%和20%时，计算所得氧化铝介电常数差异仅分别为1.26%和3.06%，特氟龙差异为1.98%和2.12%。此外，高介电常数材料MCT样品发生5%和10%形变时，相应差异分别仅为0.04%和0.14%。我们认为该新方法同样适用于太赫兹频段更高频率及相对介电常数超过10的极高介电材料。
作者：
Hong Eun Choi，Wonjin Choi，Evgenya I. Simakov，Muhammed Zuboraj，Bruce E. Carlsten，EunMi Choi
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