一、引言

介电常数是表征材料电磁响应特性的重要参数，在通信、雷达、生物医学等领域具有广泛应用。传统测量方法存在操作复杂、精度受限等问题，而微波谐振腔法因其高灵敏度和非接触特性，成为当前研究热点之一。本文将系统介绍其原理、建模方法及工程实现。

二、核心技术原理

谐振腔基本结构与工作模式

包括矩形、圆柱、同轴等多种形式，常用TE/TM模态进行测量。

样品加载后的频率偏移模型

利用Cavity Perturbation理论建立介电参数与频移关系。

Q值变化与损耗角正切计算

结合品质因子变化反演材料损耗特性。

数值仿真辅助设计与优化

使用HFSS、CST等工具对场分布进行建模与误差修正。

三、典型应用场景

高频PCB基材评估

精确测定FR4、Rogers等材料的ε_r和tanδ。

食品水分含量检测

快速判断谷物、肉类等农产品含水率。

复合材料缺陷识别

通过介电异常判断分层、空洞或吸湿情况。

四、未来发展方向

便携式微波测量设备开发

推进手持仪器进入现场检测与教学实验环境。

结合AI的自动参数拟合系统

提升测量效率与结果一致性，减少人工干预。