A Simplified Nicolson–Ross–Weir Method for Material Characterization Using Single-Port Measurements

Sahin, Seckin; Nahar, Niru K.; Sertel, Kubilay

doi:10.1109/tthz.2020.2980442

Cited by 29 publications

(13 citation statements)

References 15 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Основная идея способа заключается в измерении комплексного коэффициента пропускания (S21) и комплексного коэффициента отражения (S11), когда тестовый сигнал проходит через замкнутую линию передачи без образца тестируемого материала и с образцом. [8][9][10][11][12][13]. Для измерений используются векторные сетевые анализаторы (VNA).…”

Section: методика определения диэлектрических характеристик материалаunclassified

“…В частности, переход к частотам до 100 ГГц и выше обеспечит повышение объемов передачи данных между спутниками. Это приведет к развитию телекоммуникационных услуг нового поколения на базе космических систем [8,9]. В силу всего перечисленного изучение различных физических свойств этих материалов представляет как научный [10], так и практический интерес.…”

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Устройство Для Измерения Диэлектрических Свойств Порошковых Материалов На Базе Полосковой Линии Передачи

Клыгач¹,

Вахитов²,

Фомин³

et al. 2022

CTAC&R

View full text Add to dashboard Cite

Измерение электродинамических параметров, таких как диэлектрическая и магнитная проницаемости в широком диапазоне частот для сложных композитных материалов, остаётся актуальной задачей на сегодняшний день. Несмотря на то, что известны способы измерения в виде пластин, параллелепипедов или цилиндров, измерение свойств в широком диапазоне частот композитных материалов остаётся слабо исследованной темой. Цель исследования: обоснование возможностей использования полосково-щелевого перехода для измерения электродинамических параметров сложных композитных материалов. Материалы и методы. В статье представлены результаты исследований электродинамических параметров композитных материалов на основе измерителя в виде объёмного полосково-щелевого перехода. Данный переход позволяет выполнить измерение электродинамических параметров в диапазоне частот от 10 до 1400 МГц. Преимущество применения полосково-щелевого перехода в том, что при измерении электродинамических параметров нет необходимости придавать специальную форму (параллелепипед, цилиндр) исследуемым образцам. Это приводит к дополнительным технологическим трудностям и затратам времени на подготовку исследуемых образцов композитного материала. Исследуемые образцы композитного материала могут быть в виде сыпучей смеси. За счет этого сыпучий материал полностью займет внутреннее пространство полосково-щелевого перехода. Исследуемый композитный материал применяется при проектировании строительных материалов для обеспечения электромагнитной совместимости и представляет собой сыпучую смесь. Результаты. В статье приведены частотные зависимости коэффициентов отражения и прохождения в диапазоне частот при различных концентрациях материалов в итоговой смеси. Заключение. Описана технология получения композитных материалов с учетом концентрации компонентов в смеси. Композитные материалы представляют собой гибридный материал – сухую смесь электромагнитных (графитных) и диэлектрических частиц (перлита), а также цементно-полимерного вяжущего, предназначенную для нанесения радиопоглощающего покрытия на ограждающие конструкции. Дисперсные составы частиц перлита и графита близки и находятся в диапазоне 0,1…1 мм. Образцы смеси отличаются по составу объемным соотношением SiO2/C.

show abstract

Section: методика определения диэлектрических характеристик материалаunclassified

Section: Introductionunclassified

Устройство Для Измерения Диэлектрических Свойств Порошковых Материалов На Базе Полосковой Линии Передачи

Клыгач¹,

Вахитов²,

Фомин³

et al. 2022

CTAC&R

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Основная идея метода заключается в измерении комплексных коэффициентов передачи (S 21 ) и отражения (S 11 ) при прохождении тестового сигнала через закрытую линию передачи (Рис. 2) без образца исследуемого материала и с образцом [4,5,6,7,8,9,10,11,12]…”

Section: нерезонансный методunclassified

Analysis of methods for measuring the dielectric properties of materials in the microwave range of wavelengths.

Fomin¹,

Dudarev²,

Darovskikh³

2021

JRE

View full text Add to dashboard Cite

One of the modern trends in the development of communication systems, information and telecommunication systems, air traffic control systems, etc. is the transition and development of higher-frequency wavelength ranges. In this regard more and more stringent requirements (in terms of spectrum, out-of-band and spurious radio emission, and in the shape of the output signal) are imposed on radio engineering devices that transmit and receive microwave radio signals. As a result, the requirements for the design and functional features of microwave electronic devices are increasing. One of these requirements is to assess the degree of compliance with the required values of dielectric properties of materials used in the design of microwave electronic devices. This requirement is justified by the fact that the electrical parameters of such microwave devices as: strip filters, power dividers, printed antennas and others, directly depend on the dielectric properties of the materials used in their substrate designs. In this regard, three main methods have now emerged for assessing the dielectric properties of materials: the resonant method, the non-resonant method, and the free space method. Aim. The aim of this article is to carry out a comparative analysis of the known methods for measuring the dielectric properties of materials in the microwave range of wavelengths and devices for their implementation. Materials and methods. The authors of the article reviewed the scientific literature of domestic and foreign publications. Results. For each of the methods for measuring the dielectric properties of materials, their main idea, practical implementation, a mathematical model for processing experimental data and areas of application are given. The advantages and disadvantages for each of the methods for measuring the dielectric properties of materials are given too. Conclusion. The applicability of each of the considered methods depends on such factors as: the shape of the investigated dielectric material, its state of aggregation, the possibility of measuring amplitude or complex transmission and reflection coefficients, the presence of an anechoic chamber, etc.

show abstract

“…However, in practice, there are inevitable air gaps between the surfaces of the SUT and the waveguide walls. This is a considerable restriction for measurements at millimeter-wave and above frequencies where the waveguide dimensions are of the order of millimeter or smaller [20].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Fast and Robust Characterization of Lossy Dielectric Slabs Using Rectangular Waveguides

Wang

Tretyakov

2022

IEEE Trans. Microwave Theory Techn.

View full text Add to dashboard Cite

Waveguide characterization of dielectric materials is a convenient and broadband approach for measuring dielectric constant. In conventional microwave measurements, material samples are usually mechanically shaped to fit waveguide opening and measured in closed waveguides. This method is not practical for millimeter-wave and sub-millimeter-wave measurements where waveguide openings become tiny, and it is rather difficult to shape the sample to exactly the same dimensions as the waveguide cross section. In this article, we present a method that allows one to measure arbitrarily shaped dielectric slabs that extend outside waveguides. In this method, the measured sample is placed between two waveguide flanges, creating a discontinuity. The measurement system is characterized as an equivalent -circuit, and the circuit elements of the -circuit are extracted from the scattering parameters. We have found that the equivalent shunt impedance of the measured sample is only determined by the material permittivity and is rather insensitive to the sample shape, position, sizes, and other structural details of the discontinuity. This feature can be leveraged for accurate measurements of permittivity. We provide an analytical extraction formula for thin-layer dielectric samples. For thick layers, a numerical optimization method based on a feed-forward neural network is introduced to retrieve the permittivity. The proposed method is very useful for measuring the permittivity of medium-loss and high-loss dielectrics from microwave to subterahertz frequencies.

show abstract

A Simplified Nicolson–Ross–Weir Method for Material Characterization Using Single-Port Measurements

Cited by 29 publications

References 15 publications

Устройство Для Измерения Диэлектрических Свойств Порошковых Материалов На Базе Полосковой Линии Передачи

Устройство Для Измерения Диэлектрических Свойств Порошковых Материалов На Базе Полосковой Линии Передачи

Analysis of methods for measuring the dielectric properties of materials in the microwave range of wavelengths.

Fast and Robust Characterization of Lossy Dielectric Slabs Using Rectangular Waveguides

Contact Info

Product

Resources

About