一、核心概念對比

二、測試方法差異

1. 介電常數測定方法

• 電容法（主流方法）
  • 原理：將材料作為電容器介質，測量電容值C，通過公式 ${\epsilon }^r=\genfrac{}{}{0ex}{}{Cd}{{\epsilon }^{0}A}$ 計算介電常數（d為電極間距，A為電極面積）。
  • 關鍵設備：LCR表、阻抗分析儀、平行板電極系統。
  • 示例：測量聚酰亞胺薄膜的介電常數時，需控制薄膜厚度≤50μm以減少邊緣效應。
• 諧振腔法（高頻場景）
  • 原理：將材料置于微波諧振腔中，通過諧振頻率偏移計算介電常數。
  • 應用：適用于5G通信材料（如LCP、PTFE）的毫米波頻段測試。

2. 介質損耗測定方法

• 電橋法（經典方法）
  • 原理：通過惠斯通電橋平衡條件，直接測量介質損耗角正切tanδ。
  • 設備：西林電橋（頻率范圍：50Hz~100kHz）、數字電橋。
  • 注意事項：需消除殘余電感（如使用屏蔽電纜）和雜散電容（如采用反接法）。
• 時域反射法（TDR）（高速信號場景）
  • 原理：通過分析傳輸線中反射信號的衰減和相位變化，提取介質損耗。
  • 應用：評估PCB板材（如FR-4、Rogers 4350B）在10GHz以上的信號完整性。

三、應用場景對比

四、關鍵影響因素對比

五、測試結果解讀示例

案例：某高頻基板材料在10GHz下的測試數據

• 介電常數：實部ε' = 3.5，虛部ε'' = 0.02
  • 解讀：ε'接近設計值（3.4~3.6），表明材料極化性能符合要求；ε''極低，說明極化損耗可忽略。
• 介質損耗：tanδ = 5.7×10?³
  • 解讀：滿足5G通信要求（tanδ≤0.01），但需注意溫度升高可能導致tanδ翻倍。

六、總結與建議

1. 測試優先級：
   • 儲能材料（如電容器）：優先關注介電常數（高ε?）
   • 絕緣材料（如電纜）：優先關注介質損耗（低tanδ）
2. 設備選型：
   • 寬頻需求：選擇支持1MHz~10GHz的阻抗分析儀（如Keysight E4991B）
   • 高精度需求：采用電橋法（如Wayne Kerr 6500B，tanδ分辨率10??）
3. 數據處理：
   • 需進行Cole-Cole圖分析以區分極化機制（如德拜弛豫、Maxwell-Wagner效應）
   • 通過溫度掃描測試（如-55℃~150℃）評估材料可靠性

通過理解介電常數與介質損耗的本質差異及測試要點，可更精準地指導材料研發與器件設計，例如在5G通信中需同時優化ε?和tanδ以實現低損耗、高帶寬傳輸。