RU2789626C1 - Method for measuring the relative complex dielectric permittivity of a lossy material - Google Patents
Method for measuring the relative complex dielectric permittivity of a lossy material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2789626C1 RU2789626C1 RU2022100083A RU2022100083A RU2789626C1 RU 2789626 C1 RU2789626 C1 RU 2789626C1 RU 2022100083 A RU2022100083 A RU 2022100083A RU 2022100083 A RU2022100083 A RU 2022100083A RU 2789626 C1 RU2789626 C1 RU 2789626C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- permittivity
- angle
- relative
- measuring
- relative complex
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению сверхвысокочастотных параметров материалов в свободном пространстве.The invention relates to measuring technology, in particular to the measurement of microwave parameters of materials in free space.
Известны способы измерения относительной диэлектрической и магнитной проницаемостей в объемном резонаторе на фиксированной частоте, когда образец измеряется в двух положениях: на поршне и на подставке (Е.Б.Зальцман. Измерение параметров магнитодиэлектриков и не намагниченных ферритов при помощи прямоугольного резонатора на волну Н10.// Радиотехника, 1958, с.13, №10, с.76-80). There are known methods for measuring relative dielectric and magnetic permeability in a voluminous resonator at a fixed frequency, when the sample is measured in two positions: on the piston and on the stand (E.B. Zaltsman. Measure the parameters of magnetodiumlectrics and non -magnetized ferrites using a rectangular resonator on the wave of N 10 . // Radio engineering, 1958, p.13, No. 10, p.76-80).
Недостатком способов является узкополосность производимых измерений. При измерении параметров парамагнитных и ферромагнитных материалов точность измерения снижается, потому что магнитное поле материала искажает структуру поля в резонаторе и метод малых возмущений, используемый в резонансном методе измерений не выполняется.The disadvantage of the methods is the narrow band of the measurements. When measuring the parameters of paramagnetic and ferromagnetic materials, the measurement accuracy decreases, because the magnetic field of the material distorts the structure of the field in the resonator and the small perturbation method used in the resonant measurement method is not performed.
Волноводные и резонаторные методы измерения относительной диэлектрической и магнитной проницаемостей имеют высокую точность и чувствительность измерения сверхвысокочастотных параметров, но обладают существенным недостатком – узкополосностью производимых измерений (В.Н.Егоров. Резонансные методы исследования диэлектриков на СВЧ.// Приборы и техника эксперимента. – 2007, №2, с.5-38).Waveguide and resonator methods for measuring the relative dielectric and magnetic permeability have high accuracy and sensitivity for measuring microwave parameters, but have a significant drawback - the narrow band of the measurements (V.N. Egorov. Resonance methods for studying dielectrics at microwave frequencies.// Instruments and experimental techniques. - 2007 , No. 2, p.5-38).
Известны амплитудно-фазовые приборы, работающие на «прохождение» и «отражение» электромагнитной волны в свободном пространстве, используемые для измерения относительной диэлектрической и магнитной проницаемости материалов (Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник в 2-х книгах, кн.1 под ред. В.В.Клюева. 2-е изд., перераб. и доп., М.: Машиностроение. 1986, с.220-224, 233-234, рис.17 с. 217-219).Known amplitude-phase devices that work on the "passage" and "reflection" of an electromagnetic wave in free space, used to measure the relative dielectric and magnetic permeability of materials (Devices for non-destructive testing of materials and products. Handbook in 2 books,
Описаны способы определения относительной диэлектрической проницаемости материала по мощности и фазе прошедшей и отраженной волны (Е.А.Воробьев. Радиоволновой контроль судовых радиотехнических конструкций и материалов, Л.: Судостроение, 1986, 81, с. 22).Methods for determining the relative permittivity of a material by the power and phase of the transmitted and reflected waves are described (EA Vorobyov. Radio wave control of ship radio engineering structures and materials, L.: Sudostroenie, 1986, 81, p. 22).
Известны способы определения относительной диэлектрической проницаемости материалов по мощности и фазе отраженной волны от пластины, расположенной под углом Брюстера (А.с. СССР №1550436, кл. G01R 27/26, опубл.15.03.1990 Бюл. №10; Патент РФ №2249178, МПК G01B 15/02, G01R 27/26, опубл. 27.03.2005, Бюл. №9, Заявка на изобретение 2003 106 528 , опубл. 10.09.2004).Known methods for determining the relative permittivity of materials from the power and phase of the reflected wave from a plate located at the Brewster angle (AS USSR No. 1550436, class G01R 27/26, publ. , IPC G01B 15/02, G01R 27/26, published 03/27/2005, Bull. No. 9, Application for an invention 2003 106 528, published 09/10/2004).
Недостатком этих способов является требование к высокой точности изготовления плоских образцов протяженных размеров на уровне 0,005 мм, что с технологической точки зрения при больших размерах образцов трудновыполнимо. Высокие требования предъявляются также к радиотехническому качеству измерительного полигона и точности измерительной аппаратуры. The disadvantage of these methods is the requirement for high accuracy in the manufacture of flat samples of extended dimensions at the level of 0.005 mm, which is difficult to implement from a technological point of view for large sample sizes. High demands are also placed on the radio engineering quality of the measuring range and the accuracy of the measuring equipment.
При всех недостатках, присущих способу измерения сверхвысокочастотных параметров материала в свободном пространстве, его важное преимущество состоит в возможности получения зависимостей относительной диэлектрической проницаемости от частоты в широкой полосе. With all the disadvantages inherent in the method of measuring the microwave parameters of a material in free space, its important advantage lies in the possibility of obtaining dependences of the relative permittivity on frequency in a wide band.
Для получения расширенной информации об исследуемом материале требуется измерение его диэлектрических свойств в широкой полосе частот с постоянным увеличением верхних граничных частот, где размеры резонансных систем становятся сравнимыми в длиной волны, поэтому направление развития методов исследований свойств материалов связано с использованием в радиодиапазоне оптических методов в свободном пространстве, для которых с созданием СВЧ-измерителей в виде широкополосных анализаторов цепей достигнут прогресс в приборном обеспечении. To obtain extended information about the material under study, it is necessary to measure its dielectric properties in a wide frequency band with a constant increase in the upper boundary frequencies, where the dimensions of resonant systems become comparable in wavelength, therefore, the direction of development of methods for studying the properties of materials is associated with the use of optical methods in free space in the radio range. , for which, with the creation of microwave meters in the form of broadband network analyzers, progress has been made in instrumentation.
Вместе с тем известные способы измерения сверхвысокочастотных параметров материала в свободном пространстве обладают методическими недостатками, которые не позволяют одновременно производить измерение относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь материалов с высокой точностью. At the same time, the known methods for measuring the microwave parameters of a material in free space have methodological shortcomings that do not allow simultaneous measurement of the relative permittivity and dielectric loss tangent of materials with high accuracy.
Наиболее близким техническим решением является способ измерения относительной комплексной диэлектрической проницаемости (Способ измерения относительной комплексной диэлектрической проницаемости материала с потерями. Патент РФ № 2613810, МПК G01R 27/00, опубл. 21.03.2017, Бюл. № 9). The closest technical solution is the method of measuring relative comprehensive dielectric permeability (a method of measuring relative complex dielectric permeability of the material with losses . Patent of the Russian Federation No. 2613810, MPC G01R 27/00, publ. 03/21/2017, Bul. No. 9).
В этом методе при изменении угла падающей электромагнитной линейно поляризованной волны с вектором электрического поля, лежащим в плоскости падения, на плоский образец материала (ТМ-волна) находится угол, который определяется из условия перпендикулярности между направлениями прошедшей и отраженной волнами, исходя из которого устанавливается взаимосвязь между углом Брюстера и электродинамическими параметрами материала пластины в виде формулы Брюстера: In this method, when changing the angle of an incident electromagnetic linearly polarized wave with an electric field vector lying in the plane of incidence, an angle is found on a flat sample of material (TM wave), which is determined from the condition of perpendicularity between the directions of the transmitted and reflected waves, based on which the relationship is established between the Brewster angle and the electrodynamic parameters of the plate material in the form of the Brewster formula:
где – угол, при котором выполняются условия закона Брюстера;Where is the angle at which the conditions of Brewster's law are satisfied;
– относительная комплексная диэлектрическая проницаемость материала; is the relative complex permittivity of the material;
– относительная диэлектрическая проницаемость; is the relative permittivity;
– мнимая часть диэлектрической проницаемости; is the imaginary part of the permittivity;
– тангенс угла диэлектрических потерь в материале. is the dielectric loss tangent in the material.
Как установили авторы, формула (1) выполняется только при отсутствии потерь в материале, но с увеличением тангенса угла диэлектрических потерь наблюдаются значительные расхождения между условиями выполнения закона Брюстера, что снижает точность определения относительной комплексной диэлектрической проницаемости. As the authors found, formula (1) is valid only in the absence of losses in the material, but with an increase in the dielectric loss tangent, significant discrepancies are observed between the conditions for the fulfillment of Brewster's law, which reduces the accuracy of determining the relative complex permittivity.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения частотной зависимости относительной комплексной диэлектрической проницаемости материала плоского образца в широкой полосе частот в свободном пространстве.The objective of the present invention is to improve the accuracy of measuring the frequency dependence of the relative complex permittivity of the material of a flat sample in a wide frequency band in free space.
Поставленная задача достигается тем, что предложен способ измерения комплексной относительной диэлектрической проницаемости плоского образца материала с диэлектрическими потерями в полосе частот СВЧ диапазона, в котором с помощью СВЧ-измерителя измеряют зависимость комплексного коэффициента отражения, когда электрическое поле падающей волны параллельно плоскости падения и определяют относительную комплексную диэлектрическую проницаемость, отличающийся тем, что для каждой частоты СВЧ диапазона с помощью метода прогонки с заранее заданным шагом итераций рассчитывают относительную комплексную диэлектрическую проницаемость по формуле:The task is achieved by the fact that a method is proposed for measuring the complex relative permittivity of a flat sample of material with dielectric losses in the microwave frequency band, in which the dependence of the complex reflection coefficient is measured using a microwave meter, when the electric field of the incident wave is parallel to the plane of incidence and the relative complex value is determined. permittivity, characterized in that for each frequency of the microwave range, using the sweep method with a predetermined iteration step, the relative complex permittivity is calculated by the formula:
где i – мнимая единица;where i is the imaginary unit;
– мнимая часть диэлектрической проницаемости; is the imaginary part of the permittivity;
– относительная диэлектрическая проницаемость, is the relative permittivity,
путем решения двух совместных уравнений, первое из которых составлено для значения угла найденного из измеренной угловой зависимости амплитуды коэффициента отражения Френеля и соответствующего расчетному минимуму отраженной волны по формуле:by solving two joint equations, the first of which is compiled for the angle value found from the measured angular dependence of the amplitude of the reflection coefficient of the frane and corresponding to the calculated minimum of the reflected wave according to the formula:
где: – расчетная угловая зависимость комплексного коэффициента отраженной волны;Where: is the calculated angular dependence of the complex coefficient of the reflected wave;
– параметр, соответствующий плоскому образцу толщиной d2; - parameter corresponding to a flat sample with a thickness d 2 ;
– длина волны, f – частота измерений, C – скорость света; is the wavelength, f is the measurement frequency, C is the speed of light;
α1 – угол падения волны на плоский образец;α 1 is the angle of incidence of the wave on a flat sample;
α2 – угол преломления,α 2 - angle of refraction,
и второе составлено для значения угла найденного из измеренной угловой зависимости фазы коэффициента отражения Френеля и соответствующего расчетной фазе, по формуле: and the second is composed for the value of the angle found from the measured corner dependence of the phase of the reflection coefficient of the frane and the corresponding calculated phase, according to the formula:
Для анализа условий проведения измерений относительной комплексной диэлектрической проницаемости авторы использовали задачу наклонного падения электромагнитной волны на бесконечную пластину диэлектрика, в которой по рассчитанным величинам амплитуды и фазы отраженной волны в рамках геометрической оптики, определяли относительную комплексную диэлектрическую проницаемость образца. Параметры образца в виде пластины указаны на фиг. 1, на которой между первой и третьей средами с электродинамическими параметрами и To analyze the conditions of measurements of relative comprehensive dielectric permeability, the authors used the task of an inclined drop in an electromagnetic wave on an endless plate of a dielectric, in which, according to the calculated values of the amplitude and phase of the reflected wave within the framework of geometric optics, the relative complex dielectric permeability of the sample was determined. The parameters of the sample in the form of a plate are indicated in Fig. 1, on which between the first and third media with electrodynamic parameters And
где – относительные комплексные диэлектрические проницаемости сред, – относительные комплексные магнитные проницаемости сред, располагается исследуемый плоский образец с относительной комплексной диэлектрической проницаемостью и относительной комплексной магнитной проницаемостью и геометрической толщиной d2. Падающая волна изображена в виде луча, составляющего с перпендикуляром к границе пластины угол а преломленная волна изображена в виде луча под углом α2 к перпендикуляру. Where are the relative complex permittivities of the media, are the relative complex magnetic permeability of the media, the investigated flat sample is located with a relative complex permittivity and relative complex magnetic permeability and geometric thickness d 2 . The incident wave is shown as a ray making an angle with the perpendicular to the plate boundary and the refracted wave is shown as a beam at an angle α 2 to the perpendicular.
Модель расчета коэффициента отражения для задачи в рамках геометрической оптики построена на основе матричного метода для плоского образца (Борн М., Вольф Э. Основы оптики. Изд. 2-е. М.: Из-во «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1973, 720 с.). The model for calculating the reflection coefficient for a problem within the framework of geometric optics is built on the basis of the matrix method for a flat sample (M. Born, E. Wolf. Fundamentals of Optics. 2nd ed. Literature, 1973, 720 pp.).
Расчетная угловая зависимость комплексного коэффициента отраженной волны равна:The calculated angular dependence of the complex coefficient of the reflected wave is:
где: Where:
– параметр, соответствующий плоскому образцу толщиной d2, - parameter corresponding to a flat sample with a thickness d 2 ,
i – мнимая единица, i - imaginary unit,
λ0 – длина волны,λ 0 - wavelength,
; ;
α1 – угол падения волны на плоский образец; α 1 is the angle of incidence of the wave on a flat sample;
α2 – угол преломления.α 2 is the angle of refraction.
Авторы установили, что левая часть формулы равна действительному углу, а правая тангенсу от комплексной величины, поэтому она выполняется только при действительной величине относительной комплексной диэлектрической проницаемости, то есть для материала без потерь. The authors found that the left side of the formula is equal to the real angle, and the right side is equal to the tangent of the complex value, so it is only valid for the real value of the relative complex permittivity, that is, for a lossless material.
При падении электромагнитной линейно-поляризованной волны с вектором электрического поля, лежащим в плоскости падения, под углом Брюстера на пластину материала с потерями, угол между отраженной и прошедшей волнами отличается от 90° и растет с увеличением диэлектрических и магнитных потерь. When an electromagnetic linearly polarized wave with an electric field vector lying in the plane of incidence is incident at the Brewster angle onto a plate of lossy material, the angle between the reflected and transmitted waves differs from 90° and increases with increasing dielectric and magnetic losses.
Для определения относительной комплексной диэлектрической проницаемости с использованием измеренных параметров отраженной волны в виде определения угла, соответствующего углу Брюстера, не достаточно.To determine the relative complex permittivity using the measured parameters of the reflected wave in the form of determining the angle corresponding to the Brewster angle, it is not enough.
Обобщая полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований и анализируя математические формулы определения фазы и амплитуды электромагнитных волн в виде:Summarizing the results of theoretical and experimental studies and analyzing the mathematical formulas for determining the phase and amplitude of electromagnetic waves in the form:
можно делать вывод, что скачок фазы электромагнитной волны на 180° в области угла Брюстера происходит тогда, когда выполняется условие равенства нулю действительной части амплитуды: it can be concluded that the phase jump of an electromagnetic wave by 180° in the region of the Brewster angle occurs when the condition of equality to zero of the real part of the amplitude is satisfied:
а условие минимума амплитуды при равенстве нулю модуля амплитуды:and the condition for the minimum amplitude when the absolute value of the amplitude is equal to zero:
выполняется только при условии равенства нулю действительной и мнимой частей амплитуды электромагнитной волны:is carried out only under the condition that the real and imaginary parts of the electromagnetic wave amplitude are equal to zero:
поэтому, как видно из сравнения условий (5) и (7), в общем случае точки минимума амплитуды и скачка фазы на 180° не должны совпадать. Но так как в основе математического описания электромагнитных амплитуд лежат гармонические функции, то очевидно, что для среды с электромагнитными параметрами с незначительными диэлектрическими и магнитными потерями совпадение условий (5) и (7) достаточно часто наблюдается для частотных зависимостей и реже для угловых зависимостей, как для отраженных, так и для прошедших волн. therefore, as can be seen from a comparison of conditions (5) and (7), in the general case, the points of the minimum amplitude and the phase jump by 180° should not coincide. But since the mathematical description of electromagnetic amplitudes is based on harmonic functions, it is obvious that for a medium with electromagnetic parameters with insignificant dielectric and magnetic losses, the coincidence of conditions (5) and (7) is quite often observed for frequency dependences and less often for angular dependences, as for both reflected and transmitted waves.
Поэтому разница в угловых положениях минимума и скачка фазы на 180° отраженной волны в области угла Брюстера, наблюдаемая в экспериментах, связана не с отклонениями в законах Френеля, а в разнице условий их природного положения, что видно при проведении расчетов отраженных волн в пределах геометрической оптики при учете комплексных величин электродинамических параметров среды.Therefore, the difference in the angular positions of the minimum and phase jump by 180° of the reflected wave in the region of the Brewster angle, observed in experiments, is not associated with deviations in the Fresnel laws, but in the difference in the conditions of their natural position, which can be seen when calculating the reflected waves within geometric optics when taking into account the complex values of the electrodynamic parameters of the medium.
Поэтому предлагается проводить измерение:Therefore, it is proposed to measure:
– угла падения α1, равного углу для условия минимума модуля коэффициента отражения:– angle of incidence α 1 equal to the angle for the condition of the minimum modulus of the reflection coefficient:
– угла падения α1, равного углу для условия равенства фазы коэффициента отражения: – angle of incidence α 1 equal to the angle for the condition of equality of the phase of the reflection coefficient:
Данные значений углов падения используются для проведения расчетов относительной комплексной диэлектрической проницаемости в виде относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь с использованием формулы (2).Incident angle data are used to calculate the relative complex permittivity in the form of relative permittivity and dielectric loss tangent using formula (2).
При этом для угла Брюстера, определяемого по формуле (1), углы, определенные для условий (8) и (9), совпадают Moreover, for the angle of Bruster, determined by the formula (1), the angles determined for conditions (8) and (9) coincide
Авторы провели сравнительный расчет величины угла Брюстера по формуле (1) в зависимости от возрастающих диэлектрических потерь для материала с и с магнитной проницаемостью с расчетами углов. The authors conducted a comparative calculation of the angle of Bruster according to the formula (1), depending on the increasing dielectric losses for material with and with magnetic permeability with angle calculations.
Численным расчетом по формуле (2) определялась угловая зависимость модуля коэффициента отражения, по которой определялся угол с минимальной амплитудой отраженной волны из условия: соответствующий углу и второму следствию закона Брюстера для каждого значения возрастающего тангенса угла диэлектрических потерь материала при неизменном значении относительной диэлектрической проницаемости при отсутствии относительной комплексной магнитной проницаемости на длине волны λ0=30 мм, и толщине пластины, равной The numerical calculation of the formula (2) determined the angular dependence of the reflection coefficient module, according to which the angle with the minimum amplitude of the reflected wave from the condition was determined: corresponding to the corner and the second consequence of Brewster's law for each value of the increasing tangent of the dielectric loss angle of the material at a constant value of the relative permittivity in the absence of relative complex magnetic permeability at a wavelength λ 0 =30 mm, and a plate thickness equal to
Проведенные расчеты углов, соответствующих условиям (8) и (9), в зависимости от диэлектрических потерь материала пластины, приведенные на фиг.2, на которой представлены зависимости углов от тангенса угла диэлектрических потерь, соответствующих: для кривой 1 минимуму модуля коэффициента отражения, для кривой 2 - фазе коэффициента отражения равной 90 град, кривой 3 - для угла, равного 90 град между направлениями прошедшей и отраженной волнами, при отражении от пластины с толщиной в четверть волновой электрической толщины.The calculations of the angles corresponding to conditions (8) and (9), depending on the dielectric losses of the plate material, are shown in figure 2, which shows the dependence of the angles on the tangent of the dielectric loss angle, corresponding to: for
Из сравнения кривых, представленных на фиг.2 видно, что с увеличением потерь в материале пластины увеличивается разница между кривыми 1 и 2, то есть условие совпадения, как по формуле (1) между углами, при которых наблюдается минимум амплитуды и при котором фаза равняется 90 град, при наличии потерь в материале не выполняется и соответствует только условию для материала пластины без потерь. From the comparison of the curves presented in figure 2 it can be seen that with increasing losses in the plate material, the difference between
Из фиг.2 также видно, что угол, при котором наблюдается направление отраженной волны, составляющий с направлением прошедшей волны 90 град с ростом потерь в материале пластины всё больше отличается от того, который рассчитывается по формуле (1) для материала пластины без потерь.Figure 2 also shows that the angle at which the direction of the reflected wave is observed, which is 90 degrees with the direction of the transmitted wave, with increasing losses in the plate material, is increasingly different from that calculated by formula (1) for the plate material without losses.
Из анализа полученных расчетных зависимостей, моделирование которых не выходило за пределы геометрической оптики, видно, что отклонения от законов Френеля не наблюдаются, а результаты расчетов совпадают с экспериментальными наблюдениями, что говорит о неприменимости формулы Брюстера в виде (1) для определения углов, соответствующих его следствиям.From the analysis of the obtained calculated dependences, the modeling of which did not go beyond the limits of geometric optics, it can be seen that deviations from the Fresnel laws are not observed, and the calculation results coincide with experimental observations, which indicates the inapplicability of the Brewster formula in the form (1) for determining the angles corresponding to its consequences.
Проведем расчеты величины углов Брюстера, используя различные критерии, следующие из закона Брюстера, и сравним их с расчетами по формулам (9) и (10) в зависимости от величины потерь материала пластины.Let us calculate the values of the Brewster angles using various criteria following from the Brewster law and compare them with the calculations using formulas (9) and (10) depending on the amount of plate material loss.
Результаты расчетов приведены на фиг. 3 для материала пластины с , толщиной в четверть волновой электрической толщины. Кривая 1 - это зависимость положения угла, соответствующего минимуму модуля амплитуды отраженной волны от тангенса угла диэлектрических потерь. Кривая 2 - это зависимость положения угла, соответствующего значению фазы отраженной волны, равной 90° от тангенса угла диэлектрических потерь. Кривая 3 - это зависимость положения угла Брюстера, рассчитываемого по более корректной формулеThe calculation results are shown in Fig. 3 for insert material with , a quarter of the electrical thickness of the wave.
чем формула (1), в зависимости от потерь в материале или тангенса угла диэлектрических потерь.than formula (1), depending on the losses in the material or the tangent of the dielectric loss angle.
Но тем не менее из фиг. 3 видно, что расчеты по формуле (10) не совпадают ни с кривой 1, ни с кривой 2, причем с увеличением потерь в материале, это различие растет. Поэтому очевидно, что при определении относительной комплексной диэлектрической проницаемости материалов с потерями необходимо производить расчет по формуле (2), как в предлагаемом в техническом решении. However, from FIG. It can be seen from Fig. 3 that the calculations using formula (10) do not coincide with either
Расчеты проводились с использованием программной платформы Microsoft Visual Studio стандарта FORTRAN 2008 с применением дополнительных опций для чисел с плавающими запятыми для уменьшения ошибок расчетов при моделировании задачи наклонного падения электромагнитной волны на бесконечную пластину из однородного диэлектрического материала с потерями.The calculations were carried out using the Microsoft Visual Studio software platform of the FORTRAN 2008 standard using additional options for floating point numbers to reduce calculation errors when simulating the problem of oblique incidence of an electromagnetic wave on an infinite plate of a homogeneous dielectric material with losses.
Таким образом, авторы за счет экспериментального определения положения углов, соответствующих минимуму угловой зависимости амплитуды и фазы, равной 90° отраженной волны, и последующего использования этих значений для расчета относительной комплексной диэлектрической проницаемости одновременно соответствующей уравнению (2), повысили точность её определения для материалов с потерями в широкой полосе частот.Thus, the authors, by experimentally determining the position of the angles corresponding to the minimum of the angular dependence of the amplitude and phase, equal to 90° of the reflected wave, and then using these values to calculate the relative complex permittivity simultaneously corresponding to equation (2), increased the accuracy of its determination for materials with losses over a wide frequency band.
Claims (16)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2789626C1 true RU2789626C1 (en) | 2023-02-06 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118465379A (en) * | 2024-07-09 | 2024-08-09 | 电子科技大学 | A complex dielectric constant measurement device and method based on non-radiative TM mode separated cylindrical cavity |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4818930A (en) * | 1986-11-12 | 1989-04-04 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Method and apparatus for thin layer monitoring |
RU2284533C1 (en) * | 2005-05-03 | 2006-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный университет (КубГУ) | Method and device for non-destructive inspection of electro-physical parameters of thin flat films made of non-ferrous impedance or conducting material |
RU2548064C1 (en) * | 2014-01-27 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Method to measure dielectric permeability of materials and device for its realisation |
RU2613810C1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-03-21 | Георгий Галиуллович Валеев | Method of measurement relative complex permittivity of material with losses in microwave range |
RU2665593C1 (en) * | 2017-09-27 | 2018-08-31 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Material dielectric properties measuring method and device for its implementation |
US10542906B2 (en) * | 2018-04-25 | 2020-01-28 | Spectrohm, Inc. | Tomographic systems and methods for determining characteristics of inhomogenous specimens using guided electromagnetic fields |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4818930A (en) * | 1986-11-12 | 1989-04-04 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Method and apparatus for thin layer monitoring |
RU2284533C1 (en) * | 2005-05-03 | 2006-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный университет (КубГУ) | Method and device for non-destructive inspection of electro-physical parameters of thin flat films made of non-ferrous impedance or conducting material |
RU2548064C1 (en) * | 2014-01-27 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Method to measure dielectric permeability of materials and device for its realisation |
RU2613810C1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-03-21 | Георгий Галиуллович Валеев | Method of measurement relative complex permittivity of material with losses in microwave range |
RU2665593C1 (en) * | 2017-09-27 | 2018-08-31 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Material dielectric properties measuring method and device for its implementation |
US10542906B2 (en) * | 2018-04-25 | 2020-01-28 | Spectrohm, Inc. | Tomographic systems and methods for determining characteristics of inhomogenous specimens using guided electromagnetic fields |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118465379A (en) * | 2024-07-09 | 2024-08-09 | 电子科技大学 | A complex dielectric constant measurement device and method based on non-radiative TM mode separated cylindrical cavity |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hasar | A fast and accurate amplitude-only transmission-reflection method for complex permittivity determination of lossy materials | |
RU2331894C1 (en) | Method of dielectric properties measurement for material bodies and device for its implementation | |
RU2665593C1 (en) | Material dielectric properties measuring method and device for its implementation | |
Varadan et al. | In situ microwave characterization of nonplanar dielectric objects | |
Hasar | Unique permittivity determination of low-loss dielectric materials from transmission measurements at microwave frequencies | |
Hasar et al. | An accurate complex permittivity method for thin dielectric materials | |
Hasar | A microwave method for noniterative constitutive parameters determination of thin low-loss or lossy materials | |
RU2789626C1 (en) | Method for measuring the relative complex dielectric permittivity of a lossy material | |
Valagiannopoulos | A novel methodology for estimating the permittivity of a specimen rod at low radio frequencies | |
Zhang et al. | Correction of complex permittivity inversion in free-space Gaussian beam reflection model | |
RU2713162C1 (en) | Method of determining dielectric permeability of material | |
Hasar et al. | Determination of propagation constants and wave impedance of non-reciprocal networks from position-insensitive waveguide measurements | |
RU2787642C1 (en) | Method for determining the tangent of the dielectric loss angle of a material | |
Ghodgaonkar et al. | Microwave nondestructive testing of composite materials using free-space microwave measurement techniques | |
Granet et al. | Time-and-frequency domains approach to data processing in multiwavelength optical scatterometry of dielectric gratings | |
RU2079144C1 (en) | Device for measurement of complex reflection factor in quasi-optical sections | |
RU2721156C1 (en) | Method of determining electrophysical parameters of metamaterials | |
RU2688588C1 (en) | Method of determining super-high-frequency parameters of material in a frequency band and a device for realizing said method | |
Hasar | Microwave method for thickness-independent permittivity extraction of low-loss dielectric materials from transmission measurements | |
Hasar et al. | Permittivity determination of liquid materials using waveguide measurements for industrial applications | |
Panda et al. | Subsurface imaging of concrete structures using neural network approach | |
Corona et al. | A new technique for free-space permittivity measurements of lossy dielectrics | |
Yushchenko et al. | Precision microwave testing of dielectric substrates | |
Derzakowski | Full wave analysis of multilayered cylindrical resonator containing uniaxial anisotropic media | |
Evdokimov et al. | MICROWAVE METHODS FOR MEASURING DIELECTRIC PARAMETERS |