Microwave Measurement of Complex Permittivity of Dielectric Resonators

초고주파 유전체공진기의 복소유전율 측정

A theoretical analysis and measurement technique to determine the complex permittivity and permeability of cylindrical and ring type dielectric resonators is given. The resonant frequency, unloaded quality factor and physical dimensions of dielectric resonator placed between two parallel conducting plates are used to evaluate the complex permittivity and permeability. This process is repeated for other higher-order modes to expand the evaluation at higher resonant frequencies. The nature of each mode is identified by measuring the variations of field strength along the azimuthal and longitudinal direction. An error analysis taking into account various error sources reveals that $TE_{0np}$ or quasi-TE modes yield the least amount of measurement error, which is less than $0.5{\%}$for the real part, $4{\%}$for the imaginary part of complex permittivity.

원통형 및 환형 유전체공진기의 복소유전율과 투자율을 측정하기 위한 이론적인 해석과 측정방법을 제시하였다. 두 개의 평면도체 사이에 유전체공진기를 놓고 공진주파수와 무부하 Q, 그리고 치수를 측정하면 복소유전율과 투자율을 구할 수 있으며 이 방법을 고차모우드에 대하여 반복적으로 행하면 더 넓은 주파수 범위에서 측정이 가능하다. 이 때 각각의 공진모우드는 유전체공진기의 방위각과 축방향에 대한 전계 세기의 변화를 측정함으로써 결정할 수 있다. 그리고 여러가지 오차의 요인들을 고려한 측정오차의 해석으로부터 $TE_{0np}$ 또는 quasi-TE 모우드를 측정에 이용할 경우 복소유전율의 실수부분은 $0.5{\%}$, 허수부분은 $4{\%}$ 이내의 측정오차를 가짐이 밝혀졌다.