開端同軸線測量方法是一種很成熟的介電常數(shù)測量方法。用同軸線測量介電常數(shù)的方法有很多不同的結(jié)構(gòu),，但開端方法是其中最一簡單,、最容易操作的一種。在過去的幾十年里,，已經(jīng)有不少研究人員對開端同軸線方法進(jìn)行了大量的研究,。開端同軸線測量方法的最大的優(yōu)點(diǎn)是無損測量,可以用于液體、半固體(軟體樣品)的測量,。因此,，這種方法可以用于測量生物樣品。測量生物樣品的一個重要應(yīng)用就是用于研究電磁波對生物體的作用機(jī)制,，從而一方面控制有害的生物電磁效應(yīng),，另一方面，可以利用有益的生物電磁效應(yīng),。

基本原理

電容模型

通常,，開端同軸線測量方法是與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀一同使用的。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的作用是記錄與頻率有關(guān)的復(fù)反射系數(shù),。所以,在實(shí)際的操作過程中,，整個系統(tǒng)都要進(jìn)行校準(zhǔn)工作，使得測量能夠?qū)⒖计矫嬖O(shè)置在測量端,，也就是開端同軸線的末端,。而后，被測量物的介電常數(shù)則由復(fù)反射系數(shù)得到。下圖是利用開端同軸線測量介電常數(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖,。

在實(shí)際的情形中,，開端同軸線可以等效成下圖的電路模型。在圖中a和b分別為同軸線的內(nèi)導(dǎo)體及外導(dǎo)體的半徑,。在等效電路中,，Z或Cf代表與測量介電常數(shù)無關(guān)的阻抗分量，也就是邊緣場效應(yīng)所引起的阻抗,；Z(er)是傳輸線的末端阻抗,，實(shí)際上就是由被測介質(zhì)引起的阻抗；C(er)=C0er,，是有耗電容,，也就是代表被測介質(zhì)引起的電容；C0是傳輸線位于空氣中時的電容,。因此,傳輸線實(shí)際上是一個傳感器的功能,。而被測介質(zhì)在測量過程中理論上是無窮大的,并且是均勻的。但在實(shí)際過程中,，被測介質(zhì)不可能是無窮大的,，而是要求在有限的范圍內(nèi)。因此,由邊緣場效應(yīng)引起的對反射系數(shù)的影響不可以忽略,。

該等效電路的合理工作頻率范圍由兩個條件所確定：①傳輸線的橫截面尺寸與波長相比較小,，以保證傳輸線的末端沒有強(qiáng)輻射，也就是保證大部分的能量集中在傳輸線的末端,；②同時要求樣品的體積足夠大,，使得邊緣場不被影響，也就是邊緣場能等效成G,。這兩個條件中,，前一個條件規(guī)定了工作頻率的上限，而后一個條件則規(guī)定了工作頻率的下限,。另外,，還有一個次要條件，就是隨著頻率的升高而增大,，這是由于在倏逝波中激發(fā)了TM模式,。整體而言，該等效電路的合理工作頻率范圍主要是由上述條件所限定的,。