从通讯设备到军事卫星,微波材料被广泛地应用在军事和民用的各个领域,有关微波频率下材料表征的研究一直都是材料科学、电子和电气工程等方向的热点。近年来,随着高速高频电子电路系统的发展,需要对多层介质材料的复介电常数有全面的了解,特别是对微波材料的无损测试提出了更高的要求。在此背景下,对多层微波电介质材料无损测试技术的研究显得越来越迫切。首先,本文介绍了常见的材料复介电常数的测试技术,并比较现存测试方法的优缺点,选择同轴谐振腔作为主要测试腔体。接着是对测试原理的分析,一方面对腔体开路端口的场分布进行分析,结合材料的谐振测试方法,推导并改进了同轴开放式谐振腔加载单层介质材料的集总等效电路,并将其推广到多层材料的测试,最终给出了单层和多层电介质复介电常数的求解方法。另一方面从统计学习的角度,结合经典的材料微扰理论,给出了基于支持向量回归机的单层和多层电介质材料复介电常数的提取方法。其次,是对测试腔体各部件的研制,按照课题的测试需求,确定了谐振腔的物理结构和耦合方式,并且利用HFSS电磁仿真软件对同轴开放式谐振腔的性能建模仿真,实现了测试谐振腔和耦合装置、支撑平台、移动装置、辅助软件等相关系统部件的制备。最后,对测试各子部件集成封装,制定测试规范,完成相关的调试及算法校准,搭建了同轴开放式谐振腔电介质材料测试系统。利用该测试系统测试标准样品,对比测试结果,分析误差来源,验证了该测试系统可以满足以下测试指标:测试温度:25℃测试频率:2-6GHz测试范围:相对介电常数ε_r^′:1⁷损耗角正切tanδ:1×10^-35×10^-2测试误差:|Δε_r^′∕ε_r^′|≤5.0%|Δtanδ|≤10%×tanδ＋8×10^-4