T/CSTM 00985-2023 低损耗介质板的复介电常数测试 分离式圆柱谐振腔法

ICS31.180

CCSL30

团体标准

T/CSTM00985—2023

低损耗介质板的复介电常数测试分离式圆

柱谐振腔法

Testmethodforthecomplexpermittivityoflow-lossdielectricplates－

Split-cylinderresonatormethod

2023-04-07发布2023-07-07实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTM00985—2023

目次

前言...............................................................................2

引言...............................................................................3

1范围...............................................................................4

2规范性引用文件.....................................................................4

3术语和定义.........................................................................4

4符号和缩略语.......................................................................4

5原理...............................................................................5

6环境条件...........................................................................5

7仪器设备...........................................................................6

8样品要求...........................................................................6

9测试步骤...........................................................................6

9.1样品预处理.....................................................................6

9.2仪器准备.......................................................................6

9.3样品尺寸测量...................................................................6

9.4空腔校准测试...................................................................6

9.5常温测试.......................................................................7

9.6高温测试.......................................................................7

9.7低温测试.......................................................................7

10计算..............................................................................8

10.1介电常数温度系数..............................................................8

10.2介质损耗角正切温度系数........................................................8

11注意事项..........................................................................8

12试验报告..........................................................................9

附录A（资料性）介电常数和介质损耗角正切计算........................................10

附录B（资料性）测试系统连接框图....................................................13

附录C（资料性）起草单位和主要起草人................................................15

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T/CSTM00985—2023

前言

本文件参照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》，GB/T

20001.4—2015《标准编写规则第4部分：试验方法标准》的规定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国材料与试验标准化委员会电子材料标准化领域委员会（CSTM/FC51）提出。

本文件由中国材料与试验标准化委员会电子材料标准化领域委员会（CSTM/FC51）归口。

2

T/CSTM00985—2023

引言

采用分离式圆柱谐振腔法进行测试，规定了2GHz~100GHz宽带范围内的介电常数、介质损耗角

正切、介电常数温度系数和介质损耗角正切温度系数的测试方法，适用于市场需求日益迫切的通信用介

质板、薄膜等材料的介电性能测试，为材料出厂测试-过程验证-改善验证-终端应用的良性循环提支撑和

依据。对比国内外现有标准情况，改进优化的地方：

a）测试频段拓展至2GHz~100GHz；

b）细化了温度系数（TCDk、TCDf）的测试步骤，提高测试的一致性和可重复性；

c）描述了在试验过程中影响试验结果的注意事项。

3

T/CSTM00985—2023

低损耗介质板的复介电常数测试分离式圆柱谐振腔法

重要提示：使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问

题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。

1范围

本文件规定了介质平板材料在微波和毫米波频段的介电常数和介质损耗角正切的分离式圆柱谐振腔法，

包括原理、环境条件、仪器设备、样品要求、测试步骤、计算公式、注意事项和试验报告等内容。

本文件适用于测试片状材料在微波和毫米波频段的介电常数和介质损耗角正切，电场平行于平板表面。

频率测试范围：𝑓=2GHz~100GHz；

介电常数测试范围：𝜀′𝑟=2.0~100；

损耗角正切测试范围：𝑡𝑎𝑛𝛿=1.0×10−5~1.0×10−2；

温度测试范围：𝑇=−65℃~125℃。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅

该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T2036印制板电路术语

3术语和定义

GB/T2036界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

介电常数dielectricconstant

规定形状电极之间填充电介质获得的电容量于相同结构间以真空或空气介质时的电容量之比。

[来源：GB/T2036-1994，6.3.6]

3.2

介电损耗角正切dielectricdissipationfactor

对电介质施加正弦波电压时，通过介质的电流相量超前于电压相量间的相角的余角称为损耗角，对该损

耗角取正切函数，即为介质损耗角正切值，也称为损耗因数。

[来源：GB/T2036-1994，6.3.7，有修改]

4符号和缩略语

下列符号和缩略语适用于本文件。

-12

0：真空介电常数，约等于8.854187817×10F/m

r：r/0，相对介电常数实部，简称介电常数，同义词：Dk

4

T/CSTM00985—2023

tan：tanrr/，介电损耗角正切，同义词：Df

H：腔体总高度，mm

D：圆柱腔体直径，mm

f：谐振频率，Hz

Q：品质因数

TCDk：介电常数的温度系数，单位10-6/℃

TCDf：介电损耗角正切值的温度系数，单位10-6/℃

T1、T2：测试温度，℃

Dk(T1)：T1温度下的介电常数

Dk(T2)：T2温度下的介电常数

Df(T1)：T1温度下的介电损耗角正切值

Df(T2)：T2温度下的介电损耗角正切值

5原理

分离式圆柱谐振腔测试方法采用分离式圆柱谐振腔进行测试，分离式圆柱谐振腔由两个直径为D，长度

为M，且其中一端短路的两个半腔体构成，典型结构如图1所示。将厚度t、介电常数和介质损耗角正切为ra

和tana的电介质板样品夹在两个半腔之间，即可构成谐振腔，该谐振腔的谐振频率f和品质因数Q值与介质

的ra和tana相关。在图1中，图1a)为实际测量时对应的精确模型，图1b)为不考虑法兰边缘效应影响的简化

模型。由于法兰处的边缘效应所带来的影响通常较小，所以在测试时采取如图1b)所示模型近似计算，再通

过根据如图1a)所示精确模型预先求得的修正曲线得到r、tan的准确值。计算公式参见附录A。

在测量时，采用TE01n模式，因此只有与样品平面平行方向的电场分量。

介质平板'

y

r

H'

E'E'

2x

DR

ⅠⅡ

MMMM

tt

a)精确模型b)ra、tana谐振腔计算模型

图1加载介质的分离腔模型

6环境条件

试验环境条件如下：

a）温度：23℃±2℃；

b）湿度：50%±5%。

5

T/CSTM00985—2023

7仪器设备

所需仪器设备如下：

a）矢量网络分析仪，频率范围应覆盖所需最高测试频率，动态范围应大于80dB；

b）分离式圆柱谐振腔法测试系统，参见附录B，分离式圆柱谐振腔尺寸设计原则参见附录B.3；

+5

c）高温干燥箱，温度能满足105−2℃；

d）千分尺，分辨率不低于0.001mm。

8样品要求

样品要求如下：

a）被测样品横向尺寸应大于等于腔体直径的1.5