Бердишев С Н, Саламатін В В Кафедра радіотехніки, Севастопольський національний технічний університет Студентське містечко, Стрілецька балка, м Севастополь, 99053, Україна тел: +38 0692 235108, e-mail: s-berdyshev@mailru

Анотація – Запропоновано методику вимірювання відносної діелектричної проникності матеріалу волноведущей стрижня Полоскова металодіелектричних хвилеводу (ПМДВ) за допомогою поляризаційного вимірювача Повний опір, побудованого на основі ответвителя кругової поляризації (ОКП)

I                                       Введення

Рис 1 Вимірювання діелектричних ^ Проникності Fig 1 Relative permittivity measurement

На третьому етапі обчислюється різниця фаз Δφ = ф – Фп, яка дорівнює:

Поляризаційні вимірювачі володіють малими габаритними розмірами і простотою роботи, вони можуть бути виготовлені по третьому класу точності і при цьому не поступаються вимірювальним лініях другого і третього класів точності Завдяки зазначеним якостям були розроблені і випущені поляризаційні вимірювачі сантиметрового діапазону, призначені для визначення повних опорів хвилеводних і коаксіальних пристроїв

З (1) визначаємо довжину хвилі у відрізку ПМДВ:

Основним вузлом поляризаційних вимірників є ОКП В роботі [1] описується ОКП, побудований на ПМДВ Даний ОКП призначений для побудови вимірювачів повних опорів пристроїв, що базуються на ПМДВ, проте він може бути використаний і для нестандартизованих вимірювань, наприклад, для вимірювання параметрів руху обєктів або окремих деталей складних механічних вузлів [2]

яка також визначається як [3]

Також цікавим є застосування вимірювача повних опорів, побудованого на описуваному в [1] ОКП, для вимірювання відносної діелектричної проникності матеріалів, застосовуваних для виготовлення ПМДВ

II                         Методика вимірювання

Для хвилі основного типув ПМДВ при повітряної підкладці (б2 = 1) дисперсійне рівняння має вигляд [31

Тут враховано, що cos0 ^ = sin0j (і sinG ^ = cosGj ^, а – поперечний розмір волноведущей стрижня

У результаті спільного рішення системи двох рівнянь (4) і (5) знаходимо невідомі і

Спрощена схема вимірювача відносної діелектричної проникності зображена на рис 1 Падаюча хвиля Р від генератора подається в волноведущей діелектричний стрижень 1 і, відбиваючись від кордону стрижня 1 і підкладки 2, а також від металевих поверхонь 3, надходить у відрізок ПМДВ 6 з повітряною підкладкою, у якого волноведущей стрижень виконаний з зразка досліджуваного діелектрика Відбившись від короткозамика-теля (КЗ) 7, хвиля прямує в зворотному напрямку Падаюча і відбита хвилі через хрестоподібне отвір звязку 5 збуджують у вторинному круглому хвилеводі 4 дві хвилі кругової поляризації з протилежним напрямком обертання У результаті інтерференції у круглому хвилеводі хвиля матиме еліптичну поляризацію, причому параметри еліпса будуть однозначно повязані з модулем і аргументом комплексного коефіцієнта відбиття підключеної до вимірника навантаження – відрізка ПМДВ з КЗ

Вимірювання відносної діелектричної проникності здійснюється в три етапи

На першому етапі до вихідного фланця поляризаційного вимірювача приєднується КЗ і вимірюється аргумент коефіцієнта відбиття φο

На другому етапі КЗ підключається через відрізок регулярного хвилеводу довжиною L і вимірюється аргумент коефіцієнта відбиття відрізка лінії з ко-роткозамикателем φ (рис 1)

де λ-довжина хвилі генератора -Кут між віссю хвилеводу і вектором Пойнтінга парціальної хвилі ει – відносна діелектрична проникність матеріалу волноведущей стрижня ПМДВ

З зіставлення (2) і (3) випливає

З отриманого рівняння (7) визначаємо значення

Таким чином, вимірявши різниця фаз Δφ коефіцієнтів відбиття короткозамикача і відрізка хвилеводу з короткозамикачем, знаючи довжину L і частоту генератора, можна визначити величину відносної діелектричної проникності зразка діелектрика, використовуваного в якості матеріалу волноведущей стрижня ПМДВ

Рівняння (7) може бути вирішено одним з чисельних методів

Відносна похибка визначення діелектричної проникності визначатиметься відносними похибками вимірювання аргументів коефіцієнтів відбиття від КЗ Δφ і відрізка

ПМДВ Δφ ^, стабільністю генератора, точностями визначення довжини хвилі Δ, і вимірювання розмірів діелектричного зразка А, _ v \ Ад ·

Як показує аналіз виразу (8), основний вкпад в похибка визначення відносної діелектричної проникності вносять похибки вимірювання аргументів коефіцієнтів відбиття поляризаційним вимірником, які не перевищують 1% – 2%

III                                  Висновок

Таким чином, запропонований метод визначення діелектричної проникності становить практичний інтерес, оскільки дозволяє досить просто отримати результат з хорошою точністю Точність при це в основному залежить від якості поляризаційного вимірювача, виконаного на ОКП

IV                           Список літератури

[1] Бердишев С М Аналіз широкосмугових властивостей ответвителя кругової поляризації / / В кн: 15-я Міжнар конф «СВЧ техніка і телекомунікаційні технології» (КриМіКо2005): Матеріали конф (Севастополь,

12 – 16 вересня 2005) – Севастополь: Вебер, 2005 –

С 547-548

[2] Бердишев С Н, Зиборов С Р інтерферометричному вимірювач параметрів руху / / Вісник СевГТУ Вип68: Інформатика, електроніка, звязок: Зб науч

у разі, якщо величина не представляє інтересу, то cosG ^ можна представити виразом:

тр – Севастополь: Вид-во СевНТУ, 2005 – С 180-188

[3] Дослідження і розробка оптимальної лінії передачі КВЧ діапазону / Бондаренко І К, Саламатін В В, Плоткін А Д та ін / / В кн: 7-я Міжнар конф «СВЧ техніка і телекомунікаційні технології» (Крим-Ко97): Матеріали конф (Севастополь, 15-18 вересня 1997 р) – Севастополь: Вебер, 1997 – С138-139

RELATIVE PERMITTIVITY MEASUREMENT USING THE POLARIZATION Z-METER

Berdyshev S N, Salamatin V V

Radio Engineering Faculty,

Sevastopol National Technical University Studencheskiy gorodok, Streletskaya balka, Sevastopol, 99053, Ukraine Ph: +38 0692 235108, e-mail: s-berdyshev@mailru

Abstract – The method of measurement of the relative permittivity of a metal-dielectric strip waveguide (MDSW) material by means of the circular polarization coupler (CPC) based Z- meter is presented

I                                        Introduction

Polarization Z-meters are small and usable, and yield to no one of measuring lines ofthe II or III accuracy rating

CPC is the main part of the polarization Z-meters MDSW CPC [1] is intended for Z-meters’ design to measure MDSW devices’ impedance and for non-standard measurements of actuated parts’ motion parameters [2]

It is of interest to use Z-meter based on the CPC in [1] for measurement of relative permittivity of MDSW materials

II                      The Method of Measurement

The simplified scheme of relative permittivity measuring device is shown in Fig 1

The permittivity measuring is realized in three steps Foremost, the short termination 7 is coupled to the output flange of polarization meter and the impedance angle φο is measured At the second step, the impedance angle φ of waveguide section 6 with short termination is measured (Fig 1) The length ofthe section 6 is equal to L and cross dimension of dielectric stick is equal to a The waveguide section 6 has an air substrate At the

third step the phase difference Δφ = φ-φο is calculated

Taking into account the (1) and the result of [3] the equation

(7)  is obtained The root of equation can be derived by any

numerical method

The analysis of expression (8) shows the influence of impedance angles measurement error (max 1 % — 2 %) upon the relative permittivity miscalculation

III                                     Conclusion

Thus, the suggested method of relative permittivity measurement has a practical importance owing to usability and high accuracy The method accuracy depends on Z-meter and CPC quality

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р