材料和器件的测试属于一个交叉的课题，它要求研究人员既要有电学的基 础，又要对材料的知识有比较深入的了解。随着计算技术的发展，计算机在测 试中的地位越来越重要，自动测试和计算技术已经渗入到测试的各个方面，因 而，自动测试还要求测试人员具有一定的计算机自动控制和软件编制的能力。 而随着移动通信技术的发展，电子陶瓷在射频/微波领域的应用也越来越广泛， 对广大陶瓷材料研究人员来说，这是一个比较陌生的领域，微波测试一般要用 到电磁场或者微波网络的知识，测试系统的分析设计和测试中的计算都相当复 杂。基于这些原因，有必要对电子陶瓷及器件的测试，从材料学和电学的角度， 从理论和试验两个方面，作全面地分析讨论，并对测试方法和技术进行研究。 本文完整地研究了从低频到微波范围内电子材料与器件的测试，设计和制 作了一种新型的片式射频谐振器和滤波器。从低频到射频/微波频段的电磁参数 测试是有很大不同的，本文详细研究了基于集总参数的测试和基于分布参数的 射频/微波测试，研究了各种方法和相应的测试技术，设计了测试的硬件系统并 编制了计算控制软件，建立了自动化的测试系统。目前，移动通讯技术的发展， 要求更多的电子元件的片式化和集成化，本文还对射频谐振器和滤波器的片式 化进行了研究，设计制作一种片式谐振器和滤波器并测试了它们的性能，得到 了性能比较优良的片式器件。 对于电磁参数，在极宽的频率范围内科学和工程上常采用复介电常数和复 磁导率，在物理学和电子学中常采用复阻抗，而在化学和电力工程中则更喜欢 采用电容率和功率因数，在通信工程中常采用复传输因子，在光学中常采用复 折射指数。从本质上说，它们都是与材料的复介电常数ε和复磁导率μ相关的。 因而，材料性能最本质的测试就是复介电常数和复磁导率的测试。对射频/微波 器件而言，最重要的是其散射参数S的测试。本文将对这些参数的测试进行研 究。 在低频范围内(0.01Hz～200MHz)内，常采用集总参数法，基本的测量方法 有三种：电桥法，谐振法，矢量阻抗法。目前应用最广泛的是矢量阻抗法。本 文详细研究了它的基本测试技术，包括仪器校正方法和夹具补偿技术，分析了 测试中的各种测试模型，并开发了一套多样品(5个)和多频率(12个)的材 料温度性能自动测试系统，其温度范围为-200℃～250℃，配上高温炉测试系统 (西安交通大学电子材料研究所和同济大学功能材料研究所共同开发)，测试温 度可达上千度。 在射频/微波范围，采用分布参数技术，基本的测量方法包括传输反射法、 谐振腔法、自由空间法等。本文详细研究了谐振法、传输反射法、开路同轴线 反射法等常用的测试方法。它们分别能完成低损耗、中高损耗材料的电磁性能 测试。 对谐振法，详细研究了它的谐振模式，并提出了一种TE01n(n>1)多模式的 介电性能测试法，发展了传统的单频点测试，并相应地提出了一种模式识别的 方法，能快速而准确地进行识别模式；研究了腔体导电板的大小对测试误差的 影响，研究了导电板和样品之间的空气隙对测试的影响，分析了误差的来源。 实验证明它可以用来测量低损耗(～10-4或更小)的介质材料，介电常数测量精 度高达0.1％。它也可用来测试磁性能。 开路同轴线反射法，它主要是用于液体和半固体状材料的测试，其测试误 差主要来源于探头和材料之间的空气隙。本文提出了一种消除空气隙效应的方 法，能很好地消除空气隙带来的影响。实验证明，在消除这种影响前，介电常 数误差高达40％，空气隙影响消除后，可减小到5％以内。 对于非标准的片式射频/微波器件，由于没有标准的测试夹具和校准元件， 完成精确的测试相当困难。本文研究了片式器件的测试方法，制作了测试夹具， 结合HP 8753E网络分析仪研究了三种校准方法：测试端延长法，去嵌入法，SOLT 全两端口校准法。详细介绍了SOLT校准方法中的Short、Open、Load、Thru 元件的制作及其电参数的标定。实验测试了商用的滤波器和自行设计的滤波器， 证明自行设计的夹具完全可以满足片式射频器件的测试需要。 电子器件的片式化是电子器件发展的一大趋势。本文分析了目前国内国际 常用的片式谐振器和滤波器的设计结构和制作方法，并结合实验室的条件，设 计了一种集总和分布参数相结合的谐振器和滤波器，并进行了性能模拟，研究 了各种参数对器件性能的影响，优化了结构和参数；采用流延和叠层工艺，采 用共烧技术，制作了应用在移动通讯频段900MHz的器件，其中性能优良的谐 振器的Q值大于40，滤波器的带内损耗<5dB，带外衰减大于25dB，已接近或 相当于商用器件的性能。 关键词：电子陶瓷、谐振器、滤波器、介电常数、磁导率、测试理论、测试技术、仪器校正、夹具补偿、温谱测试、介质谐振器测试腔、反射传输测试、同轴探针、片式陶瓷器件