介质材料作为电磁波传播的重要媒质,其微波性能是表征微波传输特性的核心指标。介质材料微波性能及其均匀性作为材料合格性评估的一项重要指标,若其测试不准确或未知,将对器件、系统及整机性能发挥造成极大影响,甚至无法正常工作。介质材料微波性能的两大核心表征参数是介电常数和介电损耗,属于材料的本征参数。现有介电参数均匀性分布测试方法及系统,最小测试间距受限于测试夹具的结构尺寸,导致无法获得更小距离分辨的均匀性分布性能。对于高衰减或涂覆衰减层的介质材料,在现有衰减量测试方法及系统中,测试间距分辨率不高以及电场环境的模拟不准确,导致衰减量测试偏差大的问题仍然存在。针对上述问题,本文从理论研究、测试建模和系统研制三大方面,开展介质材料微波性能及其均匀性分布测试研究,主要针对介质材料的复介电常数和衰减量三项微波性能参数进行均匀性分布测试研究。在分析研究已有测试方法及系统的基础上,针对复介电常数分布测试,提出基于微扰法的相邻样品段比对测试模型和样品分段模式匹配测试模型,解决了样品部分填充时的介电测试问题,有效提高测试间距分辨率,另外基于模式匹配场分析对样品偏心测试模型进行完善。研制了多腔体级联的介电分布测试传感器,并通过系统集成和编写测试软件实现自动化测试。针对衰减量分布测试,设计了新型超宽带平行双线阻抗渐变结构,提出了基于耦合平行双线的等效电路计算模型,提高了衰减量测试间距分辨率。研制了平行双线分布测试传感器及相应校准件,通过系统集成并编写测试软件实现了自动化测试。本文的主要研究内容和创新贡献归纳如下:1.明确阐述了介质材料微波性能均匀性的研究意义,通过仔细查阅分析国内外关于介质材料微波性能及其均匀性分布测试的相关研究,归纳总结了现有测试方法及装置存在的难题及问题。针对相关问题,本文提出了新的研究思路,目的在于实现对介质材料三项微波性能参数的均匀性表征测试。2.研究分析了TM_0n0圆柱腔谐振模式及场表达式,并对圆柱腔微扰法和模式匹配法两种经典测试物理模型进行推导,并对其场分布进行计算分析。其次,研究分析了平行双线传输反射特性及其场分布,对微波网络参数法和等效电路法两种经典测试物理模型进行介绍。以上分析为后续均匀性分布测试的理论基础。基于理论分析,确定了TM模式圆柱腔和平行双线分别作为复介电常数和衰减量的测试夹具。3.建立了基于微扰法的相邻样品段介电比对测试模型,提出了样品分两段的测试方法,相比于传统谐振腔测试,将介电常数测试间距分辨率提高了一倍。针对部分填充及大介电范围的高分辨测试问题,进一步建立了样品分段模式匹配测试模型,创新性提出了谐振腔内样品N段测试方法,可将介电变化较大的非均匀介质材料的介电常数测试间距分辨率提高N倍。针对样品偏心问题,创新性提出了视觉测量获取偏心、模式匹配计算分布以及微扰近似计算的偏心模型,进一步完善了分布测试物理模型。研制了多腔体级联的分布测试传感器和测试移动平台,完成了系统集成和自动测试软件编写。4.通过对平行双线的场近似分析,建立了中间孔和侧边孔平行双线测试模型。将中间孔平行双线等效为耦合平行双线,基于耦合平行双线场分析和奇偶模理论,推导出了中间孔平行双线结构下的衰减量计算公式。基于平行双线场分析和边缘等效电容分析,提出了侧边孔平行双线测试模型。为实现平行双线到同轴接头的阻抗渐变,设计了新型超宽带双曲渐变的阻抗渐变结构,并采用同样的渐变结构设计了平行双线TRL校准装置,通过系统集成和自动测试软件编写,实现了衰减量均匀性分布测试。5.详细分析了复介电常数和衰减量均匀性测试结果,其中通过测试标样并与国外测试数据进行对比,验证复介电常数测试准确性;通过与双脊波导的测试结果验证衰减量测试有效性和高分辨率。分析了系统误差和随机误差,明确了主要测试误差源。测试结果和误差分析结果表明:本文研制了两套测试系统,其中介电常数测试频率范围2GHz³0GHz、介电常数测试范围覆盖1¹0、测试误差|Δε_r’/ε_r’|≤2%、介电损耗测试范围覆盖1.0e^-41.0e^-3、测试误差|Δtanδ_ε|≤10%tanδ_ε+1.0e^-4;衰减量测试频率范围6GHz⁴0GHz,测试分辨率<1mm、衰减量测试范围覆盖0.1dB/mm⁵dB/mm、衰减量测试稳定性±0.01dB/mm。两套测试系统已在中电12所投入使用,为其行波管夹持杆制备及应用提供了有力的技术支撑。