JIS R 1660-1:2004 ファインセラミックスのミリ波帯における誘電特性測定方法―第1部:遮断円筒導波管方法 | ページ 3

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R 1660-1 : 2004
4
1
9
1
6
0
2
3
5
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
M
1
M
0
M
M
M
M
3
M
1
M
8
M
E
E
T
T
1
T
T
T
T
T
T
T
0
T
T
TM
モードチャート
6
7
0
1
1
2
1
1
2
1
6
3
1
E
2
1
4
8
5
3
0
1
E
1
0
2
1
E
1
1
1
1
からの計算値
0
E
E
0
T
1
E
0
2
0
3
E
T
3
T
E
E
E
E
T
T
E
T
T
T
T
T
T
T
-20
−20
d B)
-30
−30
A
.
.. d
(
(
B)
.
A
I
I 透過型減衰量
透過減衰量
-40
−40
-50
−50
-60
−60
50
50 52
52 54
54 56
56 58
58 60
60
周波数f f(GHz)
周波数 (GHz)
図 5 実際の空洞共振器の周波数応答例によるモード判別

――――― [JIS R 1660-1 pdf 11] ―――――

10
R 1660-1 : 2004
-25
LA0=30dB
B)
f0
IA
..d
(
-30
3dB
-35
周波数 f
図 6 共振ピークの拡大表示
c) 試験用ジグの寸法D, Hの計算 試験用ジグ寸法は,次の手順で計算する。
cj01 q2 p2 (12)
D 2 2 2 2
q fp p fq
c q2 p2 (13)
H
2 fq2fp2
ここに, D : 空洞共振器の直径 (m)
H : 空洞共振器の長さ (m)
fp : TE01pモードの共振周波数の測定値 (Hz)
fq : TE01qモードの共振周波数の測定値 (Hz)
c : 真空中の光速 (=2.997 9×108 m/s)
j 01 : 0次の第1種ベッセル関数の微分が0となる第1番目の根
(=3.831 7)
d) 試験用ジグの比導電率 爰 算 試験用ジグの 爰 次の手順で計算する。
1) 無負荷Q
fp
Δfp
Qu (14)
IAp
1 10 20
ここに, Qu : TE01pモードの無負荷Q
fp : TE01pモードの共振周波数の測定値 (Hz)
電力半値幅の測定値 (Hz)
IAp : 挿入損失の測定値 (dB)

――――― [JIS R 1660-1 pdf 12] ―――――

                                                                                             11
R 1660-1 : 2004
2) 比導電率
3 2
2 2 2 D
4 fpQu j01 2
2

(pdf 一覧ページ番号 )

                          r                        3
2
D
0 c2
0 j012
2H
ここに, 空洞共振器の比導電率
5.8×107 (S/m)
4 10−7 (H/m)

10. 試験試料のε′及びtanδの測定

10.1 試験試料

 試料の平行度及び平たん度が測定精度に大きな影響を与えるので,試料は精度良く仕上
げる必要がある。試料は円板(直径d)又は角板(短い方の長さd)とし,その大きさは,d >1.2Dとする。

10.2 共振周波数の推定

 測定ジグの寸法,試験試料の厚みt,及び試験試料の比誘電率    ‰    ‰         
次の式によってTE011モードの共振周波数f0を推定する。
X tan X Y (16)
t 2 2
X k0 kr 0 X (17)
2 2
t
Y k2r k02 (18)
2
2 f0
k0 (19)
c
j
201 2 .38317
kr (20)
D D
ここに, X,Y : f0を計算するためのパラメータ
f0 : 共振周波数 (Hz) の推定値
k0 : 自由空間波数
kr : 半径方向の波数
c : 真空中の光の速度 (=2.9979×108 m/s)
j 01 : 0次の第1種ベッセル関数の微分の第1番目の根 (=3.8317)

10.3 測定手順

 測定手順は次のとおりとする。
1) 基準レベル測定ケーブルを図1の試験装置に接続し,測定する周波数範囲の透過減衰量を測定し,
基準レベル(全透過レベル)とする。
2) 誘電体基板試料を挟んだ遮断円筒導波管を,図1の試験装置に接続する。
3) 10.2で求めたf0の推定値を参考に,ネットワークアナライザを調整し,TE011モードの共振ピークを
画面上に表示させる。
4) 共振ピークの挿入損失IA0が約30 dBとなるように,結合ループの位置を調整する。このとき,左
右の結合ループの挿入深さを同じにし,試験試料と左右の結合ループ間との距離はお互いに等しく
なるようにする。

――――― [JIS R 1660-1 pdf 13] ―――――

12
R 1660-1 : 2004
5) 0 (Hz),電力半値幅 Hz) 及びIA0 (dB) を測定する。ネットワークアナライザにマーカ機能又はス
イープアベレージング機能があれば,迅速に再現性の高い測定が可能になる。

10.4 比誘電率ε′の計算

 比誘電率         ‰     湟       算し,有効数字4けたまで求める。
a) 0,kr
2 f0
k0 (21)
c
j
201 2 .38317
kr (22)
D D
ここに, f0 : 共振周波数の測定値(Hz)
b)
次の式によってYを計算する。
t 2r 2
Y k k0 (23)
2
ここに, Y : 比誘電率を計算するためのパラメータ
c)
Yを次の特性方程式に代入してXを求める。
X tan X Y (24)
ここに, X : 比誘電率を計算するためのパラメータ
d) 攀愀
X,Yを次の式に代入して, 攀
2
c
a (X2 Y2 ) 1 (25)
tf0
ここに, 攀懿 縁端効果を無視したときの比誘電率
e)
a1

(pdf 一覧ページ番号 )

                                   a
ここで, : 比誘電率
縁端効果の補正項(図7参照)

10.5 ε′の誤差の計算

         ‰     差を次の式によって計算する。
2 2 2 2
Δ ΔD Δt Δ 0f (27)
ここに, : ‰ 差
攀 Dの標準偏差による ‰Δ D 差 ΔD
D

準偏差による Δ‰
t
差Δt
t
攀 f0 ‰
準偏差による Δ‰
f
差 Δf0
f0
0

――――― [JIS R 1660-1 pdf 14] ―――――

                                                                                             13
R 1660-1 : 2004
10−1
0.20
t/D=0.18
7
0.16
6
5 0.14
4
0.12
3
0.10
2
0.08
10−2 0.06
7
6
5
0.04
4
a
3
2
0.02
10−3
7
6
5 0.01
4
3 TE011 mode 0.005
D/H=0.226
2
10−4
1 2 3 4 5 678 2 3 4 5 678 100
10

図7 ‰ 正図

――――― [JIS R 1660-1 pdf 15] ―――――

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