在微波频段,准确获知介质材料的复介电常数是进行微波电路设计和科学研究的基础,因而,研究复介电常数的测量方法是非常有意义的课题。基于PCB(Printed CircuitBoard)技术的平面传输线,如带状线、微带线、共面波导等,具有体积小、重量轻、成本低以及易于共形等优点,在微波电路领域占据着重要的位置。本文就是在此基础上开展了关于复介电常数微波测量的相关研究工作。　　 文章首先对利用平面传输线结构进行复介电常数测量的方法进行了研究,这些方法大致可分成谐振法和非谐振法两类。谐振法可以达到很高的测量精度,但测量带宽很有限,只能在一系列谐振点处给出准确的测量值;而非谐振法可以实现宽频带测量,并且能够实现无损测量,特别适合于对生物组织复介电常数的测量。基于此,本文提出了三种不同的测量结构。　　 其一,分析了反射式非谐振测量方法,设计了基于基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)结构的平面型测量探针,并利用灵敏度分析法对测量探针结构进行了优化,加工制作了测量探针。文章对比了基于屏蔽的带状线结构的平面型测量探针与SIW结构的平面型测量探针,在相同尺寸下,仿真结果显示,本文设计的SIW结构的平面型探针具有更宽的测量带宽,精度也更高。该探针可用于对生物组织复介电常数的测量。　　 其二,设计了基于频率选择表面(frequency select surface,FSS)的谐振测量结构,该平面谐振电路(FSS)横向置于矩形波导中,待测样品紧贴FSS自由边放置。研究了参数提取方法,通过测量加载样品前后频率偏移与损耗衰减情况来计算待测样品的复介电常数。该方法仅需要幅度测量,不需要复杂的相位测量,降低了对测试设备的要求,而且能够给出很高的测量精度。由于受到矩形波导通带宽度的限制和样品厚度的影响,该结构对可测量的介电常数的大小有一定限制。　　 其三,研究了介电常数接近于零(epsilon-near-zero,ENZ)的人工材料,并分别用矩形波导和SIW实现ENZ材料特性。设计优化了基于SIW的ENZ结构,并用于测量介质的复介电常数。由于SIW的ENZ结构具有隧道效应,能量在隧道处产生会聚。因此,利用腔体微扰技术来实现对样品的复介电常数的测量。仿真结果表明,该结构具有较高的测量灵敏度和测量精度,而且对样品的厚度没有严格限制。