A waveguide method is developed to study the materials with relatively large dielectric constants at microwave range. Basically, the method is similar to the previous waveguide methods represented by short-circuit line and transmission/reflection measurement methods. However, the complex permittivity is not determined by the shift in resonance frequencies, but by numerical analysis of measured scattering parameters. In order to enhance microwave penetration into the specimen with relatively large permittivity, a dielectric plate with lower permittivity is employed for impedance matching. The influences of air gap between the specimen and waveguide wall are evaluated, and the corresponding errors are estimated. The propagation of higher order modes is also considered. Experimental results for several reference ceramics are presented.
The electromagnetic wave absorption sheets were fabricated by mixing of $Fe_{73}Si_{16}B_7Nb_3Cu_1$ nanocrystalline soft magnetic powder, charcoal powder and polymer based binder. The complex permittivity, complex permeability, and scattering parameter have been measured using a network analyzer in the frequency range of 10 MHz$\sim$10 GHz. The results showed that complex permittivity of sheets was largely dependent on the frequency and the amount of charcoal powder : The permittivity was improved up to 100 MHz, however the value was decreased above 1 GHz. The power loss of electromagnetic wave absorption data showed almost the same tendency as the results of complex permittivity. However, the complex permeability was not largely affected by the frequency, and the values were decreased with the addition of charcoal powder. Based on the results, it can be summarized that the addition of charcoal powder was very effective to improve the EM wave absorption in the frequency range of 10 MHz$\sim$1 GHz.
자체 설계 및 제작된 개방단말 동축선 프로브를 이용하여 마른 모래의 복소 유전율을 측정하였다. 프로브의 간단한 교정 방안으로 순수한 물에 대해 측정된 반사계수와 수치계산한 반사계수간의 위상차를 모래에 대해 측정된 반사계수의 위상에 뺐다. 그 다음 마른 모래에 대해 측정된 반사계수를 개선된 가상의 동축선 모델에 대입하여 복소 유전율을 환산하였다. 동일한 마른 모래에 대해 측정된 정확한 측정자료와 비교함으로써 본 측정방법의 정확성을 입증하였다.
본 논문에서는 퍼콜레이션 이론적 관점에 기초한 복소 유전율의 수치모델을 제시하고, 전기 전도성이 뛰어난 카본 블랙을 혼합한 유리섬유/에폭시 복합재료 적층판의 복소 유전율을 이용하여 이 깃을 검증하였다. 제시된 모델은 카본 블랙의 함유율이 퍼콜레이션 임계함유율 보다 높고, 주파수가 충분히 높아서 복합재료의 교류 전기전도도가 주파수에 비례하는 구간에서의 복소 유전율을 모사한다. 복합재료의 복소 유전율은 벡터회로망분석기와 7 mm 동축관을 이용하여 $0.5\;GHz\;{\sim}18\;GHz$ 대역에서 측정되었다. 제시된 모델은 퍼콜레이션 이론에서 유용하게 사용되는 축척(눈금잡이) 법칙의 함수형태와 실험을 통하여 구한 상수들로 구성되어 있으며, 복소 유전율을 주파수와 가본 블랙의 함유율의 함수로 나타내었다. 제시된 모델은 복소 유전율을 측정결과와의 비교를 통하여 검증되었다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제4권3호
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pp.97-101
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2004
Complex permittivities of reference liquids were measured by a liquid holder of slotted coaxial line with a movable probe at mobile communication frequencies. The validity of the liquid measurement system was checked by experimental tests with the reference liquids proposed in IEEE Std. 1528-200X or IEC 106/61/CDV.
The complex permittivity and the linewidth of microwave ferrites are measured using the well known cavity perturbation method. The cavity perturbation method has been widely used for the measurement of complex permittivity and conductivity of low loss magnetic and dielectric materials at microwave frequencies. TT1-2000, TT73-2200, and G-113 samples ordered from Trans-Tech Inc, are tested. TE$_{103}$ and TE$_{106}$ rectangular waveguide cavities are fabricated and the ferrite sample of cylidrical rod and sphere shapes are prepared. The error between the measurement values and the supplier's data is less than 1 percent in case of $\varepsilon$’ and about 10 percent in case of linewidth ($\Delta$H). Worst case error analysis shows that our measured results are well within the error bound calculated from the accuracy specification of the measuring instruments.
본 연구에서는 저주파수 영역에서 유전상수 측정시 발생할 수 있는 왜곡효과를 규명하고, 함수비에 따른 사질토의 유전상수 변화를 실수부와 허수부를 구분하여 조사하였다. 축전기 형태의 셀에서 유전상수를 측정하는 경우 100kHz 이하의 주파수 영역에서 전극분극효과에 의하여 실제 매질의 유전상수보다 크게 측정되었기 때문에 전극 분극효과에 의한 영향을 배제하기 위해서는 100kHz 이상의 주파수에서 유전상수가 평가되어야 하는 것으로 판단되었다. 함수비에 따른 사질토의 유전상수를 평가한 결과 체적함수비 증가에 따라 연속적인 증가경향을 나타내었다. 이는 유전상수 실수부의 경우에는 사질토에서 발생하는 분극이 단위체적당 쌍극자 모멘트에 비례하기 때문이며, 유전상수 허수부의 경우에는 함수비 증가에 따른 전도손실량이 증가하기 때문이다. 그러나 유전상수 실수부에서의 체적함수비에 따른 증가경향은 공간전하분극의 영향이 크지 많은 1MHz 이상의 주파수 영역에서 유효한 것으로 나타났다.
A gradient matrix method in conjunction with the transmission-reflection method to determine the complex permittivity and permeability of a microwave material is presented. This method does not incur the phase ambiguity due to an improper sample length, and is applicable to the measurement of low-loss materials of a half wavelength. A gradient matrix for a coaxial cable sample is derived, and the results are illustrated.
개방 단말 동축선 프로브를 사용하여 측정된 PCB 기판과 같은 박막인 유전체의 반사 계수로부터 복소 유전율을 환산하기 위해 모드 해석과 영상 전원을 써서 적분 방정식을 유도하였다. 적분 방정식에 근거한 환산 모델의 정확성은 수치 계산된 반사 계수와 측정을 통해 구한 반사 계수로부터의 복소 유전율 환산으로 확인하였다. 또한 개방 단말 동축선 프로브의 유용한 최대 주파수는 접지판의 크기에 제한 받음을 알 수 있었다.
제어로봇시스템학회 1994년도 Proceedings of the Korea Automatic Control Conference, 9th (KACC) ; Taejeon, Korea; 17-20 Oct. 1994
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pp.578-582
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1994
In this paper reconstructing the internal resistivity and relative permittivity distribution is discussed. The iterative reconstruction method based on Finite Element method and Newton method were used to reconstruct both of resistivity ind permittivity distribution. The Finite Element model of impedance distribution is built in complex field of resistivity and capacitive medium. The reconstruction results based on computer simulated data and experimental data are presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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