Milimetre Dalgada Kullanılan Malzemeler için Dielektrik Ölçüm Çözümleri
~Keycom × Anritsu Dielektrik Sabit Ölçüm Sistemleri~
Bu bölümde bir VNA kullanan dört yöntem, her biri için uygun örnekler ve ölçüm koşulları tanıtılmaktadır
Kauçuk ve radar emici malzemelerin ölçümü için prob yöntemi
Birincisi, yarı katı malzemelerin, sıvıların ve katıların ölçümü için uygun olan radyo yayılım yöntemine dayanan “prob yöntemidir” (Şekil 4). Dielektrik sabiti, probun nesneyle temas edecek şekilde yerleştirilmesiyle ölçülebilir. Ölçüm frekans aralığı, probun özelliklerine bağlı olarak yaklaşık 10 MHz ila 55 GHz’dir. Kayıp tanjantının ölçüm aralığı 0,001 ila 10’dur, bu da yöntemi çok çeşitli ölçüm nesnelerine uygulanabilir hale getirir. Prob yöntemi kauçuk, beton ve diğer malzemelerin yaşlanmasını değerlendirmek için de kullanılır. Bu konfigürasyon basit ve taşınabilirdir. Bu, yerinde ölçümler için sahaya da getirilebilir.
Film ve yüksek hassasiyetli dielektrik ölçümleri için Fabry-Perot/açık rezonatör yöntemi
“Fabry-Perot veya açık rezonatör yöntemi” filmlerin ve numune anizotropisinin yüksek hassasiyetle ölçülmesi için uygundur (Şekil 5). Ölçüm frekansı 20 MHz ile 170 GHz arasında değişmektedir. Kayıp tanjantı 0,0001 ila 0,05 arasında küçük olan malzemeler için yüksek doğrulukta ölçüm mümkündür. Açık rezonatör yönteminde, tek bir rezonatör, milimetre dalga radar ekipmanı ve ölçüm hedefi olarak kullanılan malzemeler tarafından kullanılan 75.6, 79 ve 81 GHz frekanslarını kapsayabilir. Buna ek olarak, Anritsu’nun mikro dereceli otomatik kontrol mekanizmasına sahip VNA’sı, rezonans frekansının bir örneğe göre optimize edilmesini sağlar ve ölçüm doğruluğunu artırır.
Tozların, filmlerin, plakaların, sıvıların ve düşük basınç gerektiren numunelerin ölçümü için TM kavite rezonatör yöntemi
“TM kavite rezonatör yöntemi” tozların, filmlerin, plakaların ve sıvıların ölçülmesinin yanı sıra düşük basınçlı ortamlarda kullanım için de uygundur (Şekil 6). “Pertürbasyon yöntemi” olarak da adlandırılır. Ölçüm frekansı 200 MHz ila 10 GHz arasında değişir ve açık rezonatör yönteminden daha düşük bir frekans aralığını kapsar. Açık rezonatör yöntemine benzer şekilde, bu yöntem 0,0001 ila 0,05 (düşük dielektrik kaybı) kadar düşük dielektrik kaybına sahip malzemelerle çalışabilir. Bu yöntem, elektronik cihazlarda kullanılan baskılı devre kartları için toz geliştiren ve üreten birçok üretici tarafından kullanılmaktadır. Yüksek hassasiyetli ölçümler için çoklu rezonanslar kullanılmaz. Bunun yerine, her ölçüm frekansı için bir fikstür sağlanır.
Boyaların, çok katmanlı yapıların, yapıştırıcıların ve sıvıların ölçümü için serbest alan yöntemi
Radyo yayılım yöntemine dayanan “serbest alan yöntemi” boyaların, çok katmanlı malzemelerin, yapıştırıcıların ve sıvıların ölçümü için uygundur. “Serbest alan yöntemi”, düşük dielektrik kaybına sahip malzemelerin ölçümü için uygun olan “frekans değişim yöntemini” ve yüksek dielektrik kaybına sahip malzemelerin ölçümü için “S-parametre yöntemini” içerir. Serbest uzay yöntemi cihazının anteni, istenmeyen radyo dalgası yansımalarını bastırmak için bir radyo dalgası merceği ile donatılmıştır, bu da serbest uzayda ölçüme izin verir ve yankısız oda ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu yöntem genellikle otomotivle ilgili ekipmanların geliştirilmesinde kullanılır.
Anritsu’s VNA Solutions Suitable for Various Dielectric Measurements
Prob yöntemi için VNA
Basit bir sistem konfigürasyonuna sahip olan prob yönteminde, kompakt ve hafif 1 portlu bir model, basit bir fikstür ve bir PC ile çeşitli konumlara getirilerek, fiilen çalışmakta olan veya sahadan taşınamayan ekipmanların dielektrik sabitini ölçebilir. Anritsu, çeşitli uygulamaları karşılamak için 1 portlu modeller olarak maksimum 6 GHz frekans aralığına sahip MS46121B ve 8 GHz/20 GHz/43,5 GHz frekans aralığına sahip MS46131A modellerini sunmaktadır.
Rezonatör yöntemi için VNA
Açık ve TM kavite rezonatörleri kullanılarak yapılan ölçümler ayrı çıkışlar ve girişler gerektirdiğinden iki portlu bir VNA bu uygulamalar için idealdir. Nispeten yüksek frekans aralığındaki ölçümleri kapsayan açık rezonatör yöntemi için aşağıdaki ölçülebilir frekans aralığına sahip VNA’lar mevcuttur.
MS4640B 10 MHz to 40/70 GHz to 70 GHz
ME7838A/D 70 kHz to 110/125/145 GHz
Nispeten düşük frekans bantlarını kapsayan TM kavite rezonatör yöntemi için aşağıdaki VNA’lar mevcuttur.
MS46122B and MS46522B 1 MHz to 8/20/43.5 GHz
Serbest alan yöntemi için VNA
Serbest alan yöntemi gerçekleştirilirken 2 portlu bir VNA da seçilir. Serbest alan yöntemlerinden birini uygularken, aynı yöntemle geniş bir frekans aralığını kapsayabilen frekans değişim yöntemi uygundur.
MS46522B 1 MHz to 8.5/20/43.5 GHz
ME7838A/D 70 kHz to 110/110/ 125/145 GHz
5G’nin ötesindeki gelişmeler, 300 GHz bandına kadar dielektrik sabitlerinin ölçülmesi ihtiyacını doğurmuştur ve ME7838x serisinin milimetre dalga modüllerinin frekans uzatma modülleriyle değiştirilmesiyle, bu son derece yüksek frekans bandı uygulamaları da ele alınabilir.
E-band otomotiv radar uygulamaları için, MS46522B-08x 55 ile 95 GHz arasındaki frekanslar için mevcuttur ve ME7838A/D yukarıda belirtilen geniş frekans aralığı için kullanılabilir.
Öte yandan, 43,5 GHz’e kadar olan frekans aralığındaki ölçümler için, 2 portlu bir VNA’ya sahip olduğu sürece nispeten makul bir model bile kullanılabilir. Bunun bir örneği MS46122B’dir. Ölçülecek örnek büyük bir dielektrik kaybına sahipse, SHOCKLINE serisindeki bir başka yüksek çıkışlı model olan MS46522B seçilebilir. MS46522B, zahmetli bir bakıma gerek kalmadan ölçüm kablosunun fikstüre kolayca bağlanmasını sağlayan ustaca bir tasarıma sahip, kullanımı kolay bir modeldir.
Daha fazla detay için ilgili uygulama notuna aşağıdaki linkten ulaşabilirsiniz.
