طراحی و ساخت چیدمان موجبری اندازه گیری مشخصات الکترومغناطیسی بدون استفاده از قاب نگهدارنده نمونه در باند C

نویسندگان

1 صنعتی خواجه نصیر طوسی

2 صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

3 پژوهشگاه فضایی ایران

چکیده

چکیده: تعیین خصوصیات ماده با استفاده از موجبر مستطیلی نیازمند یک قاب نگهدارنده نمونه و یک روش پیچیده جهت آماده­سازی نمونه می­باشد. در این مقاله با تغییراتی در روش معمول موجبری برای اندازه­گیری ضریب گذردهی الکتریکی و حذف  قاب نگهدارنده، نشان داده می­شود که روش معمول کالبیراسیون TRL­ و الگوریتم NRW  برای به­دست­آوردن ثابت دی­الکتریک و تانژانت تلفات با شرایطی قابل استفاده می باشد. در ادامه، این روش برای اندازه­گیری­های باند C برای مواد مختلف شبیه­سازی و سپس پیاده­سازی شده است. برای مواد با ضخامت کم دقت روش بهتر می­باشد و تا ضخامت  35/0 (طول موج در ماده تحت اندازه­گیری) نتایج مناسب می­باشد. میزان خطای اندازه­گیری­شده در این روش برای نمونه زیرلایه با ثابت دی­الکتریک 3 و ضحامت mm 5/1 در حالت شبیه­سازی تمام موج کمتر از 8 % و در اندازه­گیری قسمت حقیقی ثابت دی­الکتریک کمتر از 15 % به­دست آمده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design and Fabrication of Dielectric Constant Measurement Setup without Sample Holder in C band Motor

چکیده [English]

Characterization of dielectric materials by using rectangular waveguide method usually requires a sample holder frame and a complex procedure of preparing and fixing the sample. In this paper, by removing the sample holder, the conventional waveguide method is made faster and simpler. It is shown that the conventional TRL calibration method together with NRW algorithm is able to obtain dielectric constant and loss tangent. The method is fully studied for different materials in a C band measurement setup. It is shown that for materials with lower thickness, the precision of the method up to a thickness of 0.35 λ_g (wavelength of matter under test) is acceptable. The simulation and the measurement error of a 1.5mm substrate with a dielectric constant of 3 are less than 8% and 15% respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dielectric Constant Measurement
  • TRL Calibration
  • Material Characterization
  • NRW Algoritm
  • Permeability
   [1]      D. J. Kozakofi, “Analysis of Radome Enclosed Antennas,” Artech House, Norwood, MA, 1997.##
   [2]      S. Li, C. Akyel, and R. G. Bosisio, “Precise calculations and measurement on the complex dielectric constant of lossy materials using TM010 perturbation techniques,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 29, no. 10, pp. 1041–1048, Oct. 1981.##
   [3]      A. Rashidian, M. T. Aligodarz, and D. M. Klymyshyn, “Dielectric Characterization of Materials using a Modified Microstrip Ring Resonator Technique,” IEEE Trans. Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 19, no. 4, pp. 1392–1399, Aug. 2012.##
   [4]      S. Bakhtiari, S. Ganchev, and R. Zoughi, “Open-ended rectangular waveguide for nondestructive thickness measurement variation detection of lossy dielectric slab backed by a conducting plate,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 42, no. 1, pp. 19–24, Feb. 1993.##
   [5]      S. K. Ng et al., “An Automated Microwave Waveguide Measurement Technique,” in Proc. 38th European Microwave Conf., Amsterdam, The Netherlands, pp. 1322–1325, Oct. 2008.##
   [6]      V. H. Nguyen et al., “Measurement of complex permittivity by rectangular waveguide method with simple specimen preparation,” Advanced Technologies for Communications (ATC), 2014 International Conference on. IEEE, pp. 397-400, 2014.##
   [7]      N. Chen et al., “Development of a temperature dependent dielectric constant measurement system,” IEEE 6th International Symposium on Microwave, Antenna, Propagation, & EMC Technologies (MAPE), Shanghai, China, pp. 652-655, 2015.##
   [8]      Z. Qiu, X. Li, and W. Jiang, “On stability of formulation of open-ended coaxial probe for measurement of electromagnetic properties of finite-thickness materials,” J. Electromagn. Waves Appl., vol. 23, no. 4, pp. 501-511, 2009.##
   [9]      Application Note, “Agilent Basics of Measuring the Dielectric Properties of Materials,” Agilent Literature Number 5989-2589EN, June 2006.##
 [10]      J. Krupka, “Frequency domain complex permittivity measurements at microwave frequencies,” Meas. Sci. Technol., vol. 17, no. 6, pp. R55–R70, June 2006.##
[11]       “Applying the HP 8510 TRL calibration for noncoaxial measurements,” Product Note 8510-8A, 1992.##
[12]      K. C. Yaw, “Measurement of Dielectric Material Properties,” Singapore: Rohde & Schwarz, 2012.##