介電系數/介電常數???

再接續著要討論天線的場型描述參數前，想來先簡單分享介電材料的基礎認知。這為什麼重要?要想天線設計完成後，需要建立在一種基材上作為基板，而天線所輻射的電磁能量皆為高頻能量。能量在高速傳輸下產生的延遲與衰減，跟基本使用的介電係數有很大的關係。

取至中國百科 [5]

首先是名詞的部分，有些人會說介電常數或介電係數，但這兩個名詞是表示同一個東西嗎?我個人覺得是翻譯上的問題，因為在維基百科(Relative permittivity)[1]上相對係數也稱作介電常數，而可能有些人就將此結合就說成介電常數。(這是我的推測，歡迎指正XD)所以你會在有的人的論文上寫dielectric constant or dielectric permittivity。但我認為介電常數是指維基百科所說的電容率(真空電容率 ε0，8.85×10⁻¹² F/m，因為是固定的數值)[2]。介電係數是相對電容率[3](也就是我們常說的εr)。說的我好亂啊，記一個重點介電係數與介電常數都是表示εr。

但甚麼是介電係數呢? 首先我們知道介電質是一種可被電極化的絕緣體。當材料施加外加電場時，正電荷會往正極方向稍微遷移位置，負電荷則是反向。這會造成介電質電極化，從而在介電質內部產生反抗電場，減弱整個介電質內部的電場[4]。而這種材料可以極化的程度就是以介電常數(係數)來表示，定義為電容率與真空電容率的比例。

在天線設計上，有時會為了縮小體積，使用高介電係數的基材來做打樣(波長=（光速/(介電常數)1/2）/頻率，故介電常數越高，頻率也會升高)。如陶瓷天線等。大多數沒有限制的情況下，多數會使用FR4板來做驗證，但沒有哪個基材好，重點會是取決你的裝置需求。像如果要用在人體又可以彎曲會使用PDMS作為基材。而介電損耗則表示能量或訊號在材料中的損耗，通常以 Loss Tangent 或 Df ( Dissipation Factor )來描述。而輻射能量衰減包含導體損耗與介質損耗，其中導體損耗又包含電阻損耗、集膚效應造成的交流電阻損耗，以及導體粗糙度( Roughness )造成的損耗。

在電路layout的觀點來看，高介電常數與介電損失會延遲訊號傳遞與衰減，且頻率越高則現象越明顯。現代裝置對於傳輸頻率的要求只會提高，為了改善這些現象，pcb基板材料大多使用一些複合式材料來做應對(太材料了不細談XD)。

就用基板的衰減關係式來做結尾吧，a 衰減係數，f 工作頻率，tan δ 介電損失，ε r 介電常數。

參考文獻

1. Relative permittivity, wikipedia, https://en..org/wiki/Relative_permittivity
2. 電容率，維基百科，https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%94%B5%E5%AE%B9%E7%8E%87
3. 相對電容率，維基百科，https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%9B%B8%E5%AF%B9%E7%94%B5%E5%AE%B9%E7%8E%87
4. 介電質，維基百科，https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BB%8B%E9%9B%BB%E8%B3%AA
5. 鐵電材料，中國百科，https://www.newton.com.tw/wiki/%E9%90%B5%E9%9B%BB%E6%9D%90%E6%96%99