Григорьев Андрей Дмитриевич – доктор технических наук (1985), профессор (1989) кафедры радиотехнической электроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина). Автор более 150 научных работ, в том числе трех учебников и четырех монографий. Сфера научных интересов – электроника и техника СВЧ; вычислительная электродинамика.
ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376, Россия
Andrey D. Grigoriev – D.Sc. in Engineering (1985), Professor (1989) of the Department of Radio Engineering Electronics of Saint Petersburg Electrotechnical University "LETI". The author of more than 150 scientific publications. Area of expertise: microwave electronics and microwave technique; computational electrodynamics.
5, Professor Popov Str., 197376, St. Petersburg, Russia
Точное знание параметров диэлектрика необходимо при его применении в самых различных устройствах. Несмотря на наличие целого ряда известных методов измерения этих параметров, практическое их применение в микроволновом диапазоне частот наталкивается на ряд трудностей. В данной статье описан новый волноводный метод измерения диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь немагнитных диэлектриков в микроволновом диапазоне. Пластина диэлектрика помещается в короткозамкнутый отрезок волновода перпендикулярно его оси, заполняя все поперечное сечение на расстоянии примерно четверти длины волны от короткозамкнутого конца отрезка. С помощью векторного анализатора цепей измеряется коэффициент отражения от входа волновода. Для определения параметров диэлектрика по этим данным составлена программа вычисления и минимизации целевой функции, которая определяется как разность между вычисленными значениями модуля и фазы коэффициента отражения на входе волновода и измеренными значениями этого коэффициента. Минимизация этой функции при варьировании параметров диэлектрика позволяет определить указанные параметры. По сравнению с известными, представленный в настоящей статье метод не требует переноса плоскостей отсчета векторного анализатора цепей к поверхностям образца и менее чувствителен к шумовой составляющей измерительного сигнала. Это позволяет использовать при измерении некалиброванные коаксиально-волноводные переходы. По результатам тестирования метода погрешность измерения относительной диэлектрической проницаемости не превышает 0,2 %, а тангенса угла диэлектрических потерь – 1 %.
Perfect knowledge of dielectric parameters is necessary for its application in various devices. In spite of the whole range of measurement techniques, their practical implementation in the microwave frequency band runs into some difficulties. This article describes a new method for nonmagnetic dielectrics permittivity and loss tangent measurement in the microwave frequency band. A dielectric specimen slab is placed in the short-circuited waveguide section normal to its axis and fills the whole cross-section of the waveguide at approximately quarter wavelength from its short-circuited endpoint. By means of the vector network analyzer the waveguide section reflection factor is measured. Objective function is de-termined as difference between calculated and measured module and phase of the reflection factor. Specific code for ob-jective function calculation and its minimization is worked out. Minimization of this function by varying dielectric parameters makes it possible to find real values of these parameters. The method needs no de-embedding and can be used with non-calibrated waveguide-to-coax transitions. Also it is less sensitive to the noise component of reflected signal. The testing results show that new method’s error does not exceed 0.2 % for relative permittivity and 1% for dielectric loss tangent.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.