Электрические и радиотехнические цепи делятся на две большие группы: цепи с сосредоточенными постоянными и цепи с распределенными постоянными.
К параметрам цепей с сосредоточенными постоянными относятся сопротивление, индуктивность, емкость и их комбинации, а реализующими их компонентами являются соответственно резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы. При анализе этих цепей и измерении их параметров “работает” аппарат основ электротехники.
На заре своего развития (30-е и 40-е годы прошлого века) техника СВЧ также использовала аппарат цепей с сосредоточенными постоянными. Однако уже в 40-е и 50-е годы было осознано, что этот аппарат имеет ограниченные перспективы для описания процессов в трактах СВЧ, что необходимо вводить параметры, характеризующие именно волновые процессы и их свойства. В это время были введены в теорию и практику СВЧ волновое сопротивление и коэффициенты рассеяния. Если сопротивление, емкость и индуктивность являются мерами энергии, рассеянной на тепло, запасенной электрической и магнитной энергии, то коэффициенты рассеяния характеризуют процессы передачи и отражения (рассеяния) электромагнитных волн. Такое описание оказалось весьма универсальным и нашло широкое использование. Центральное место в технике измерений параметров линейных устройств СВЧ занимают методы измерения волнового сопротивления, коэффициентов передачи и коэффициентов отражения, о чем пойдет речь ниже.
Начнем рассмотрение с эталонов параметров цепей с сосредоточенными постоянными, в частности, с эталона единицы электрической емкости, поскольку именно для емкости удалось найти конфигурацию, которую можно было достаточно точно рассчитать. В свое время это был значительный шаг в плане повышения точности воспроизведения электрических единиц, а расчетный конденсатор и сегодня не потерял своего значения для метрологии.
5.1 Эталон единицы электрической емкости
В основе эталона единицы электрической емкости – расчетного конденсатора лежит основная теорема электростатики (теорема Томпсона – Лампарда[1]) [5.1, 5.2], которую можно сформулировать следующим образом:
если поперечное сечение некоторой произвольной цилиндрической оболочки, имеющей по крайней мере одну ось симметрии, разделено на четыре части двумя взаимно перпендикулярными прямыми, лежащими в плоскостях, линия которых параллельна образующим цилиндрической оболочки, то емкости на единицу длины между противоположными сторонами будут равны.
Рассмотрим некий
цилиндр, обладающий плоскостью симметрии (I–I’), разделенный вдоль образующих
на четыре части. Его поперечное сечение приведено на рис. 5.1. Тогда удельные
емкости 
.
