13、介电材料特性及相关参数计算解析

介电材料特性及相关参数计算解析

1. 复介电常数与功率因数

复介电常数的分量定义使得 $\epsilon’‘$ 始终为正，从 $|\epsilon|$ 到 $\epsilon’$ 所张的角度 $\theta$ 也始终为正。功率因数在相量表示法中是 $VI^*/|V||I|$ 的比值（其中星号表示复共轭）。若电路中电流路径为具有复介电常数 $\epsilon$ 的电介质材料，功率因数等于 $\epsilon’ / |\epsilon|$，这也是复介电常数各分量所形成相角的正弦值。当损耗角正切小于 10% 时，耗散因数与功率因数的相对差值小于 1/200。

文献中对于复介电常数的相角是称为 $\delta$ 还是 $\theta$ 存在不确定性，因此损耗角正切有多种称呼，为避免与趋肤深度 $\delta$ 的符号混淆，这里使用 $\tan\theta$。

需要记住的要点：
- 传输线中的介电损耗与频率和长度成正比。
- 介电损耗角正切是复介电常数实部和虚部所形成相角的正切值。
- 对于小损耗角正切，$\theta$ 近似等于复介电常数虚部与实部的比值。

2. 混合规则

由两种或更多种组成材料均匀机械混合制成的新介电材料，其介电常数 $\epsilon$ 等于各组成材料介电常数的体积加权平均值：
[
\epsilon_e = \sum_{n} V_n \epsilon_n
]
其中，$V_n$ 是各材料的体积填充因子（假定总和为 1），$\epsilon_n$ 是各材料的复介电常数，$\epsilon_e$ 是所得混合物的有效复介电常数。

该公式同样适用