第1章 材料的电磁特性 1
1.1 微波频率下的材料研究和工程应用 1
1.2 电磁材料的物理学基础 2
1.2.1 微观尺度 2
1.2.2 宏观尺度 6
1.3 电磁材料的一般性能 12
1.3.1 介电材料 12
1.3.2 半导体 17
1.3.3 导体 18
1.3.4 磁性材料 20
1.3.5 超材料 26
1.3.6 其他类型的电磁材料 30
1.4 材料的内禀特性和外禀特性 34
1.4.1 内禀特性 34
1.4.2 外禀特性 34
参考文献 36
第2章 微波理论和材料表征技术 40
2.1 电磁材料微波表征方法概述 40
2.1.1 非谐振法 40
2.1.2 谐振法 42
2.2 微波传播 44
2.2.1 传输线理论 44
2.2.2 传输线史密斯圆图 55
2.2.3 导向传输线 59
2.2.4 表面波传输线 78
2.2.5 自由空间 89
2.3 微波谐振 93
2.3.1 引言 93
2.3.2 同轴谐振器 99
2.3.3 平面电路谐振器 102
2.3.4 波导谐振器 104
2.3.5 介质谐振器 112
2.3.6 开放式谐振器 124
2.4 微波网络 127
2.4.1 微波网络的概念 127
2.4.2 阻抗矩阵和导纳矩阵 128
2.4.3 散射参数 129
2.4.4 不同网络参数之间的转换 130
2.4.5 网络分析仪的基础知识 131
2.4.6 传输和反射特性测量 135
2.4.7 谐振特性测量 143
参考文献 148
第3章 反射法 151
3.1 引言 151
3.1.1 开路反射 151
3.1.2 短路反射 152
3.2 同轴线反射法 153
3.2.1 终端开路孔隙 154
3.2.2 端接到层状材料的同轴探针 160
3.2.3 同轴线的单极探针 164
3.2.4 与圆波导相连的同轴线 166
3.2.5 屏蔽同轴线 168
3.2.6 端接同轴线的电介质谐振腔 170
3.3 自由空间反射法 171
3.3.1 自由空间测量的要求 171
3.3.2 短路反射法 171
3.3.3 可移动的金属垫板法 172
3.3.4 双站反射法 173
3.4 同时测量介电常数和磁导率的反射法 174
3.4.1 两种厚度法 174
3.4.2 不同位置法 175
3.4.3 组合法 176
3.4.4 不同背板法 176
3.4.5 频率变化法 177
3.4.6 时域法 178
3.5 表面阻抗测量 178
3.6 近场扫描探针 180
参考文献 182
第4章 传输/反射法 186
4.1 传输/反射法理论 186
4.1.1 传输/反射法工作原理 186
4.1.2 Nicolson-Ross-Weir算法 188
4.1.3 确定介电常数的精确模型 190
4.1.4 有效参数法 190
4.1.5 非线性最小二乘法 191
4.2 同轴空气线法 193
4.2.1 不同直径的同轴空气线 194
4.2.2 测量不确定度 194
4.2.3 扩大同轴线 197
4.3 空心金属波导法 199
4.3.1 不同工作频段的波导 199
4.3.2 不确定度分析 200
4.3.3 矩形波导中的圆柱杆 201
4.4 表面波导法 202
4.4.1 圆形介质波导 203
4.4.2 矩形介质波导 204
4.5 自由空间法 207
4.5.1 计算算法 208
4.5.2 自由空间TRL校准 210
4.5.3 不确定度分析 210
4.5.4 高温测量法 211
4.6 对传输/反射法的修改 212
4.6.1 不连续同轴线 213
4.6.2 传输线间的圆柱形谐振腔 213
4.6.3 双探针法 214
4.6.4 双线探针法 214
4.6.5 天线探针法 214
4.7 复电导率的传输/反射测量法 216
参考文献 218
第5章 谐振器法 222
5.1 引言 222
5.2 介质谐振器法 222
5.2.1 Courtney谐振器 223
5.2.2 Cohn谐振器 228
5.2.3 圆径向谐振器 230
5.2.4 片谐振器 233
5.2.5 封闭金属屏蔽体中的介质谐振器 235
5.3 同轴表面波谐振器法 240
5.3.1 同轴表面波谐振器 241
5.3.2 开放同轴表面波谐振器 241
5.3.3 封闭同轴表面波谐振器 242
5.4 分离谐振器法 244
5.4.1 分离圆柱形谐振器法 244
5.4.2 分离同轴谐振器法 247
5.4.3 分离介质谐振器法 249
5.4.4 开放谐振器法 251
5.5 测量表面阻抗的介质谐振器法 255
5.5.1 表面电阻的测量 255
5.5.2 表面阻抗的测量 256
参考文献 261
第6章 谐振微扰法 264
6.1 谐振微扰 264
6.1.1 基本理论 264
6.1.2 谐振腔形微扰 266
6.1.3 材料微扰 267
6.1.4 壁阻抗微扰 269
6.2 腔微扰法 270
6.2.1 介电常数和磁导率的测量 271
6.2.2 样品承载腔的谐振特性 272
6.2.3 腔微扰法的修正 276
6.2.4 腔外微扰法 279
6.3 介质谐振器微扰法 282
6.4 表面阻抗测量 283
6.4.1 表面电阻和表面电抗 283
6.4.2 表面电阻的测量 284
6.4.3 表面电抗的测量 290
6.5 近场微波显微镜 292
6.5.1 工作原理 292
6.5.2 尖端同轴谐振器 294
6.5.3 终端开路同轴谐振器 295
6.5.4 金属波导谐振腔 298
6.5.5 介质谐振器 298
参考文献 300
第7章 平面电路法 304
7.1 引言 304
7.1.1 非谐振法 304
7.1.2 谐振法 306
7.2 带状线法 307
7.2.1 非谐振法 307
7.2.2 谐振法 308
7.3 微带线法 314
7.3.1 非谐振法 314
7.3.2 谐振法 317
7.4 共面线法 325
7.4.1 非谐振法 326
7.4.2 谐振法 327
7.5 磁性薄膜磁导计 328
7.5.1 工作原理 328
7.5.2 两线圈法 329
7.5.3 单线圈法 331
7.5.4 阻抗法 332
7.6 平面近场微波显微镜 333
7.6.1 工作原理 334
7.6.2 电偶极子探针和磁偶极子探针 335
7.6.3 由不同类型的平面传输线制成的探针 336
参考文献 337
第8章 介电常数和磁导率张量的测量 341
8.1 引言 341
8.1.1 各向异性介质材料 341
8.1.2 各向异性磁性材料 343
8.2 介电常数张量的测量 345
8.2.1 非谐振法 346
8.2.2 谐振法 352
8.2.3 谐振-微扰法 355
8.3 磁导率张量的测量 359
8.3.1 非谐振法 359
8.3.2 法拉第旋转法 365
8.3.3 谐振法 372
8.3.4 谐振-微扰法 375
8.4 铁磁共振的测量 392
8.4.1 铁磁共振的起因 392
8.4.2 测量原理 393
8.4.3 谐振腔法 394
8.4.4 波导法 396
8.4.5 平面回路法 398
参考文献 402
第9章 铁电材料的测量 405
9.1 引言 405
9.1.1 钙钛矿型结构 405
9.1.2 电滞回线 406
9.1.3 与温度的关系 406
9.1.4 与电场的关系 407
9.2 非谐振法 408
9.2.1 反射法 408
9.2.2 传输/反射法 409
9.3 谐振法 409
9.3.1 介质谐振器法 409
9.3.2 谐振腔-微扰法 412
9.3.3 近场微波显微镜法 413
9.4 平面电路法 413
9.4.1 共面波导法 414
9.4.2 共面谐振器法 417
9.4.3 电容器法 418
9.4.4 偏置方案的影响 429
9.5 铁电薄膜的响应时间 430
9.6 铁电薄膜的非线性行为和功率处理能力 432
9.6.1 脉冲信号法 433
9.6.2 相互调制法 434
参考文献 437
第10章 手性材料的微波测量 439
10.1 引言 439
10.2 自由空间法 440
10.2.1 样品制备 441
10.2.2 实验程序 441
10.2.3 校准 442
10.2.4 时域测量 452
10.2.5 手性复合样品ε，μ和β的计算 455
10.2.6 手性复合材料的实验结果 460
10.3 波导法 469
10.3.1 样品制备 470
10.3.2 实验程序 470
10.3.3 手性复合样品ε，μ和ξ的计算 471
10.3.4 手性复合材料的实验结果 472
10.4 结束语 477
参考文献 477
第11章 微波电输运特性测量 480
11.1 材料的霍尔效应和电输运特性 480
11.1.1 直流霍尔效应 481
11.1.2 交流霍尔效应 481
11.1.3 微波霍尔效应 481
11.2 微波霍尔效应测量的非谐振法 485
11.2.1 法拉第旋转 485
11.2.2 传输法 486
11.2.3 反射法 489
11.2.4 十字转门连接法 494
11.3 微波霍尔效应测量的谐振法 496
11.3.1 双正交谐振模式之间的耦合 496
11.3.2 MHE谐振腔中材料的霍尔效应 498
11.3.3 MHE谐振腔端板的霍尔效应 504
11.3.4 电介质MHE谐振器 505
11.3.5 平面MHE谐振器 507
11.4 磁性材料的微波电输运特性 508
11.4.1 常规和反常霍尔效应 508
11.4.2 双模谐振腔法 509
11.4.3 双模电介质探针法 510
参考文献 511
第12章 材料高温介电特性测量 514
12.1 引言 514
12.1.1 材料的高温介电特性 514
12.1.2 高温测量方面的问题 516
12.1.3 高温测量方法概述 518
12.2 同轴线法 518
12.2.1 使用终端开路同轴探针测量介电常数 519
12.2.2 高温测量的相关问题 519
12.2.3 相移漂移校正 521
12.2.4 加载弹簧的同轴探针 523
12.2.5 金属化陶瓷同轴探针 524
12.3 波导法 524
12.3.1 终端开路波导法 525
12.3.2 双波导法 525
12.4 自由空间法 527
12.4.1 ε＊r的计算 529
12.5 腔微扰法 531
12.5.1 高温测量的腔微扰法 531
12.5.2 TE10n模式矩形腔 532
12.5.3 TM模式圆柱腔 535
12.6 介质加载谐振腔法 541
12.6.1 重入式同轴腔 541
12.6.2 开放谐振器法 544
12.6.3 振荡法 546
参考文献 549
索引 553