JIS R 1627:1996 マイクロ波用ファインセラミックスの誘電特性の試験方法 | ページ 2

6
R 1627-1996
  (b) 測定中2個の標準試料は同一温度に保つ。
(3) 測定手順
  (a) 図3の基準レベル測定ケーブルを図2の試験装置に接続し,測定する周波数範囲の透過減衰表を測
      定し,基準レベル(全透過レベル)とする。
  (b) 高さが低い方の標準試料を図3の試験ジグの導体板の中央部に置く。このとき,試料と左右の結合
      ループ間の距離が互いに等しくなるように調整する。
  (c) 上部導体板を静かに下げて,試料上面に接触させる。このとき,余分な圧力によって導体板の表面
      が損傷を受けないように注意する。
  (d) ネットワーク・アナライザの画面上でこの共振器のTE011モードの共振ピークをみつける。試料の
      外径と高さの比 (d/h) が1.82.3の場合には,低周波側から数えて2番目の鋭いピークが求めるモ
      ードである(図6参照)。このモードは,上部導体板を試料からゆっくりと離すと,低周波側にシフ
      トすることでも確認できる。
  (e) 周波数掃引幅を狭くしてTE011モードの共振ピークだけをディスプレイ上に表示し,試料と結合ル
      ープの間隔を調整して,挿入損失 (IA0) を約30dBにする(図7参照)。このときの共振周波数f01
      (kHz) ,電力半値幅△f1 (kHz) 及び挿入損失IA01 (dB) を測定する。
  (f) 高さがl倍高い方の標準試料について(c)から(e)の手順を繰り返し,TE01lモード(l=3の場合はTE013
      モード)の共振周波数 (f0l) と電力半値幅△flを測定する。f0lは,図5の高さが低い標準試料のTE01l
      モードの共振周波数 (f01) に一致し,かつ,上部導体板を試料からゆっくりと離すと,低周波側に
      シフトする。
  (g) 標準試料のf01,△f1,IA01,△f1及びIA0lの測定は複数回(例えば,5回)行い,その平均値を算出
      する。
  (h) 高さが低い方の標準試料の直径dと高さhを,JIS B 7502に規定するマイクロメータを用いて,1  
      の精度で測定する。
          図6 TE011共振モードの出力波形(試験試料 :          37.5,d=8.0mm,h=3.3mm)

――――― [JIS R 1627 pdf 6] ―――――

                                                                                              7
                                                                                    R 1627-1996
                    図7 挿入損失 (IA0) ,共振周波数 (f0) 及び電力半値幅 (△f)
(4) 導体板の比導電率の計算 導体板の比導電率は,次の手順で計算する。
(4.1) 高さが低い標準試料の比誘電率と無負荷Q 高さが低い標準試料の比誘電率と無負荷Q (Qu1) は次
      の手順で算出し,有効数字は6けた以上求める。
  (a) 共振波長
                             c
                          0       (9)
                             f01
                      ここに,              共振波長 (m)
                                  f01 :  共振周波数 (Hz)
                                   c :  真空中の光の速度 (c=2.9979×108m/s)
  (b) 誘電体伝送線路の伝播波長
                              柿    2h  (10)
                      ここに,         柿   誘電体伝送線路の伝播波長 (m)
                                   h :  標準試料の高さ (m)
  (c)   2
                                 2      2
                          2    d     0
                        v                 1   (11)
                               0     g
                      ここに,     v2 :  比誘電率を計算するためのパラメータ
                                    d :  標準試料の直径 (m)
  (d)    式(11)によって求めたvの値を次の超越方程式に代入して,uの値を求める。
                          J0 (u)   K0 (v)
                        u         v       (12)
                          J1 (u)   K1 (v)
                      ここに,         u :  比誘電率を計算するためのパラメータ
                                  K0 (v)  : 0次の第2種変形ベッセル関数
                                  K1 (v)  : 1次の第2種変形ベッセル関数
                                  J0 (u)  :  0次の第1種ベッセル関数
                                  J1 (u)  :  1次の第1種ベッセル関数
        任意のvの値に対して複数個のuの解が存在するが,求める解は,u01      ただし,u01とu11は,それぞれJ0 (u) =0とJ1 (u) =0を満足する1番目の解である。

――――― [JIS R 1627 pdf 7] ―――――

8
R 1627-1996
  (e) 比誘電率
                                 2
                               0
                                  (u2 v2 ) 1  (13)
                               d
                      ここに,             比誘電率
  (f) 試料の外部と内部に蓄えられている電界エネルギーの比
                               2                  2
                             J1 (u)            K1 (v)
                                    K0 (v)   K2 (v)
                        W      2      2

(pdf 一覧ページ番号 )

                             K1 (v)   1 (u)   0 (u)   J2 (u)
                      ここに,        W :  試料の外部と内部に蓄えられている電界エネルギーの
                                            比(全電界エネルギーが試料内部に集中したときにW
                                            =Oとなる)
                                  K2 (v)  : 2次の第2種変形ベッセル関数
                                  J2 (u)  :  2次の第1種ベッセル関数
  (g) 無負荷Q
                                 f01
                                f1
                        Qu1        IA01

(pdf 一覧ページ番号 )

                             1  10  20
                      ここに,      Qu1 :  高さが低い試料の無負荷Q
                                    △f1 :  電力半値幅 (Hz)
                                    IA01 :  挿入損失
(4.2) 高さが高い標準試料の無負荷Q 高さが高い標準試料の無負荷Qは,次の式によって算出し,有効
      数字6けた以上を求める。
                                 f0i
                                fi
                        Qui        IA01

(pdf 一覧ページ番号 )

                              1  10 20
                      ここに,      Qui :  高さが高い試料の無負荷Q
                                     f0i :  共振周波数 (Hz)
                                    △fi :  電力半値幅 (Hz)
                                    IA0i :  挿入損失
(4.3) 導体板の比導電率 導体板の比導電率は,次の手順で算出し,有効数字3けたまで求める。
  (a) 導体板の表面抵抗 導体板の表面抵抗は,次の式によって算出する。
                                      3
                                2  g      W    l   1    1
                         Rs  30                               (17)
                                   c   1 W   l  1 Qu1  Qui
                      ここに,        Rs :  導体板の表面抵抗(   
  (b) 導体板の比導電率 導体板の比導電率は,式(7)及び式(8)から導かれる次の式によって算出する。
                                         2
                                       2
                              .0825 10
                          r               f0  (18)
                                  Rs
      なお,式(7)において        導体板の透磁率で,導体板として使用する銅や銀の透磁率は,真空の透
    磁率(4       107H/m)と等しい。
      また,f0は共振周波数をGHzの単位で表した値である。

――――― [JIS R 1627 pdf 8] ―――――

                                                                                              9
                                                                                    R 1627-1996
8. 試験試料の測定
8.1   試験試料 試料は円柱形とし,その上下面を平行に,かつ,軸に垂直になるように研磨する。直径d
は,520mmの範囲,高さhは, (d/h) の比が1.82.3の範囲になるように選ぶ。それが困難な場合は,
0.81.2の範囲に選ぶ。
8.2   手順
8.2.1          びtan 
(1) 図3の基準レベル測定ケーブルを図2の試験装置に接続し,測定する周波数範囲の透過減衰表を測定
    し,基準レベル(全透過レベル)とする。
(2) 試料を図3の試験用ジグの導体板の中央部に置き,試料と左右の結合ループ間の距離が互いに等しく
    なるように調整する。導体板は7.(3)の手順で     爰              
(3) 7.(3)(c)(e)の手順で,試料のTE011モードの共振周波数f0と電力半値幅△fを測定する。
(4) 試料の直径dと高さhを,JIS B 7502に規定するマイクロメータを用いて,1            度で測定する。
8.2.2  TCFの測定手順
(1) 図4の試験用ジグに試料を固定し,TE011モードの共振ピークの挿入損失 (IA0) を約30dBに調整する。
(2) 試験用ジグ及び試料を恒温槽に入れ,試料温度が基準温度Tref (24±3℃) に達した後,TE011モードの
    共振周波frefを測定する。
(3) 恒温槽の温度を任意温度Tに設定し,試料の温度が設定温度になるだけの十分な時間が経過した後,
    温度TにおけるTE011モードの共振周波数frを測定する。
    備考 測定誤差を低減するため,恒温槽内の相対湿度を60%以下に保つ。
            また,槽内の温度ばらつきを十分小さくする。
8.2.3  tan   湮      依存性の手順 8.2.1と同様の手順で,所要の温度範囲における試料のf0,△f及びIA0
を測定する。Quは湿度の影響を受けやすいため,室温以下の温度における測定では,恒温槽内の相対湿度
が60%以上にならないように留意する。
8.3   計算
8.3.1  比誘電率 比誘電率は,次の手順で計算し,有効数字6けた以上を求める。
(1) 共振波長
                             c
                          0      (19)
                             f0
                      ここに,               共振波長 (m)
                                    f0 :  共振周波数 (Hz)
                                    c :  真空中の光の速度 (c=2.9979×108m/s)
(2) 誘電体伝送線路の伝播波長
                              柿    2h  (20)
                      ここに,          柿   誘電体伝送線路の伝播波長 (m)
                                    h :  試験試料の高さ (m)
(3)   2
                                  2     2
                          2    d      0
                        v                  1   (21)
                               0      g
                      ここに,      v2 :  比誘電率を計算するためのパラメータ

――――― [JIS R 1627 pdf 9] ―――――

10
R 1627-1996
                                    d :  試験試料の直径 (m)
(4)    式(21)によって求めたvの値を次の超越方程式に代入して,uの値を求める。
                          J0 (u)   K0 (v)
                        u         v       (22)
                          J1 (u)   K1 (v)
                      ここに,         u :  比誘電率を計算するためのパラメータ
                                   K0 (v) :  0次の第2種変形ベッセル関数
                                   K1 (v) :  1次の第2種変形ベッセル関数
                                   J0 (u) :  0次の第1種ベッセル関数
                                   J1 (u) :  1次の第1種ベッセル関数
      任意のvの値に対して複数個のuの解が存在するが,求める解は,u01    ただし,u01とu11は,それぞれJ0 (u) =0とJ1 (u) =0を満足する1番目の解である。
(5) 比誘電率
                                 2
                               0
                                  (u2 v2 ) 1  (23)
                               d
                      ここに,                比誘電率
8.3.2  tan
(1) 試料の外部と内部に蓄えられている電界エネルギーの比
                               2                  2
                             J1 (u)            K1 (v)
                                    K0 (v)   K2 (v)
                        W      2      2

(pdf 一覧ページ番号 )

                             K1 (v)   1 (u)   0 (u)   J2 (u)
                      ここに,       W :  試料の外部と内部に蓄えられている電界エネルギーの比
                                           (全電界エネルギーが試料内部に集中したときにW=0
                                           となる)。
                                  K2 (v) :  2次の第2種変形ベッセル関数
                                  J2 (u) :  2次の第1種ベッセル関数
(2) 無負荷Q
                                 f0
                                f
                        Qu         IA0

(pdf 一覧ページ番号 )

                             1 10  20
                      ここに,   Qu :  無負荷Q
                                  f0 :  共振周波数 (Hz)
                                △f :  電力半値幅 (Hz)
                                IA0 :  挿入損失
(3)   an
                                A    B
                         tan              (26)
                               Qu     r
                      ここに,               導体板の比導電率
                                    W
                        また, A1        (27)
                                 3
                              0   1  W      f0
                         B           2

(pdf 一覧ページ番号 )

                              g   30         0
                      ここに,        5.800×107S/m
                                              4     10−7H/mである。

――――― [JIS R 1627 pdf 10] ―――――

次のページ PDF 11