近年来，移动通讯、卫星通信、军用雷达、全球卫星定位系统（GPS）、蓝牙技术、无线局域网等现代通信技术得到了快速发展。这些通信装置中使用的微波电路一般由谐振器、滤波器、振荡器、衰减器、介质天线、微波集成电路基片等元件组成，微波介质陶瓷（MWDC）是其制备的关键基础材料。用微波介质陶瓷制作的元器件具有体积小、质量轻、性能稳定、价格便宜等优点。目前，微波介质陶瓷得到了广泛而深入的研究，其市场也迅速扩大，在现代通信工具的小型化、集成化、高可靠性等方面发挥着越来越重要的作用^[1]。此类材料在性能上应满足以下要求：以便于器件的小型化；尽可能高的介电常数εr，；尽可能小的介电损耗tanδ或高的品质因子Q值（Q=1/tanδ，常用Q#183;f来表示），以保证优良的选频特性；趋于零的谐振频率温度系数τf（τf=-α-τε/2，式中α和τε分别表示材料的热膨胀系数和介电常数温度系数），从而保证器件良好的温度稳定性。此外，还要求有低的成本。

微波介质陶瓷是指应用于微波频段（300MHz-3000GHz）电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷。它不仅可以用作微波电路中的绝缘基片材料，也是制造微波介质滤波器和谐振器的关键材料^[2]。关于介质谐振器的研究可以从rayleigh在1897年提出了介质波导管的概念开始，而在随后的1907年Debye提出了球形介质谐振腔，但是这种早期的谐振器采用金属空腔做成，体积较大，实际应用很困难。直到1939年，Richtmyer从理论上对于电介质材料用作微波电路谐振器的可能性作出了论证，但由于当时还未找到综合介电性能比较优异的材料，而且可用的材料的种类太少，其性能都不能满足实际应用的要求，因此大大阻碍了截至谐振器的发展^[3]。1940年以来，雷达等空间探测技术的发展在军事上凸显出了重要的作用，微波介质材料的研发才重新受到重视。之后，一系列具有良好微博介电性能的微波介质陶瓷材料相继的被发现，同时满足了微波谐振器高性能、小型化及价格低的应用需要，使得微波介质陶瓷材料得到了迅速发展^[4-6]。

微波介质陶瓷具有损耗低，频率温度系数小，介电常数高等特点^[7]。为了适应移动通讯与卫星通讯等方面的迅速发展，国际上对微波介质陶瓷的研究与开发应用愈来愈重视。目前对微波介质陶瓷的研究开发主要围绕如下几个大方向开展：①追求低损耗的极限，研究已有材料的低损耗化；②探索更高的介电常数（＞100乃至＞150）新体系；③频率捷变（电调）微波介质陶瓷^[8]。而关于高介电常数微波介质陶瓷的研究，主要从以下几个方面展开：（1）现有高介电常数材料体系的协调改性；（2）更高介电常数（εrgt;110甚至更高）的微波介质陶瓷新体系探索；（3）非线性电介质的微波应用。

微波介质陶瓷材料目前己广泛应用于制作各种微波器件，如滤波器、稳频振荡器等各种介质谐振器以及介质基片、天线和导波回路等，如何正确以及准确测量材料的微波介电性能是材料研究中关键一项。在微波频段内，对材料的介电常数、介电损耗的测试的方法基本可以分为三类:(1)基于测量介质内电磁场的方法;(2)基于测量由介质反射电磁波的方法;(3)基于测量穿过介质电磁波的方法。对于微波介质材料而言，由于介电常数跨度比较大、介质损耗较低，基于测量介质内电磁场的谐振法比较合适^[9]。

关于微波介质陶瓷介电常数的测试，本文采用平行板谐振法，又叫做开式腔谐振法或者Hakki-Coleman法[10, 11]，其测试系统的组成示意图如下。测试时将待测样品置入两平行铜板中间，微波信号通过天线在两平行铜板中间传输，并通过被测样品，通过计算微波信号通过样品前后信号的延迟以及差损，便可以计算出被测样品的介电常数、品质因数等。

通常Q*f表征介质谐振器在谐振频率下传输信号的效率，其中Q= 1 / tan δ而f表示谐振频率，单位为GHz。介质谐振器的的损耗主要包括介质内部的电导损耗、介电松弛损耗以及其他非线性损耗，其机制主要是由于微波信号在传输过程中会在介质内部的引起能量的耗散，即电磁能转化为热能。介电损耗的根源主要是由于介质材料的内部与外部损耗机制，这在上章中做了解释，这里就不再赘述。根据微波陶瓷的介电损耗的大小，其测试方法可以分为开式腔法以及封闭腔法。

因为开式腔谐振法有对温度响应快的特点，所以也被用来测试陶瓷材料的谐振频率温度系数。基本操作过程与开腔谐振器法基本相同，只是此时需要将试样放入自动控温箱中，通过改变温度观测谐振峰的变化，即可以计算出相应的τ_f值，如下式所示:

τ_f=（f₂-f₁）/[f₁(T₂-T₁)]