Bagaimana cara menghitung izin untuk frekuensi yang lebih tinggi?

10

Dalam banyak buku, keabsahan suatu bahan hanya terdaftar sebagai konstanta dielektrik untuk satu atau beberapa frekuensi. 1 kHz sering digunakan (misalnya dalam Buku Pegangan Teknologi Plastik, edisi ke-4, ISBN-13: 978-0-8493-7039-7), tetapi saya sedang mencari izin untuk frekuensi setidaknya 2000 kali lebih tinggi (2 -4 GHz).

Bagaimana cara seseorang menghitung permitivitas suatu materi untuk frekuensi yang lebih tinggi? Apakah konstanta dielektrik masih berguna di sini?

electrical-engineering materials rf-electronics Tiang kapal
sumber
Saya sangat merekomendasikan untuk tidak melakukan perhitungan. bahan berperilaku lucu dengan frekuensi yang relatif tinggi. Saya akan mencari melalui banyak buku referensi (CRC, dll) serta lembar data pabrikan untuk menemukan beberapa nilai yang diukur untuk permitivitas, atau dalam hal ini keterusan.
Carl Witthoft
@CarlWitthoft Banyak untuk ditemukan, tetapi tidak ada untuk rentang frekuensi yang saya pikirkan.
Mast
Yang merupakan latar belakang pertanyaan, Anda perlu benar-benar melakukan percobaan pada bahan, atau Anda membutuhkan angka untuk memberi makan desain?
Brethlosze
@ hypfco Untuk meningkatkan desain yang ada. Materi saat ini kurang optimal.
Mast
Bisakah Anda berbagi detail lebih lanjut tentang desain yang perlu Anda capai jika memungkinkan ?. Apakah Anda memerlukannya untuk memberi makan simulasi 2D / 3D atau untuk jenis perhitungan lain?
Brethlosze

Jawaban:

2

Ada banyak metode untuk menentukan izin pada frekuensi tinggi, tetapi mereka didasarkan pada eksperimen secara seragam. Salah satu metode yang mudah adalah rongga resonan. Anda membuat rongga resonansi yang memiliki frekuensi resonansi yang diketahui. Kemudian masukkan bahan di dalam rongga oleh beberapa pemegang dan lihat seberapa besar frekuensi resonansi terganggu (menggunakan penganalisa jaringan vektor atau peralatan serupa). Dari sini, Anda dapat mengetahui izinnya. Ini adalah metode yang cukup akurat tetapi uji probe terbuka dapat melakukan pekerjaan yang wajar dengan manufaktur jauh lebih sedikit.

Dari pengalaman, biasanya ada data yang baik tentang bahan dielektrik umum di sekitar frekuensi pemanasan (2,45 GHz). Sepertinya tidak akan berbeda bermakna untuk 1-4 GHz.

Saya telah menguji rongga microwave dengan bahan dielektrik pada kisaran 18-20 GHz dan biasanya nilai yang dipublikasikan cukup akurat untuk 10 GHz bahkan diterapkan pada 20 GHz. Ini tentu masih merupakan hal yang bermakna untuk dimiliki!

Jika Anda mencari data tertentu, saya akan melihat lembar data dari produsen dari bahan yang diberikan. Matweb juga merupakan sumber yang bagus - Anda dapat mendaftar untuk mendapatkan akun gratis untuk mendapatkan hasil lengkap, saya percaya: http://www.matweb.com/

Selain itu - selain itu, melakukan simulasi antena + dielektrik mungkin cukup mudah untuk menguji kelayakan bahan dielektrik, tergantung pada kompleksitas geometri antena Anda. Saya telah menggunakan COMSOL dan banyak paket lain untuk menentukan rentang singgung / kehilangan tangen relatif yang berlaku untuk antena microwave / peluncuran akhir. Itu pasti mengalahkan pembelian bahan mahal & manufaktur hanya untuk mengetahui respons frekuensi Anda buruk.

pengisi phyllis
sumber
Saya belum menemukan statistik yang benar di Matweb, tetapi saya akan terus menggali. Saya telah mempertimbangkan COMSOL, saya memiliki sedikit pengalaman dengan suite, tetapi tidak yakin apakah itu dapat digunakan untuk sesuatu yang khusus seperti ini. Sepengetahuan saya, Anda harus mengatur sendiri izin dalam simulasi.
Tiang
@Harus Anda lakukan, tetapi Anda dapat mengatur rentang untuk disimulasikan. Ini tidak akan berubah dengan urutan besarnya, jadi jika Anda menyapu (katakanlah, untuk plastik dan keramik umum) kisaran 2 hingga 10 Er, 0,0001 hingga 0,001 kehilangan garis singgung, Anda akan menutupi pangkalan Anda.
Phyllis diller
Jelas tidak sebagus yang saya harapkan, tetapi juga pasti lebih baik daripada tidak sama sekali.
Tiang
0

Menghitung permitivitas sebagai fungsi frekuensi sangat sulit, sampai-sampai dianggap tidak praktis hingga mustahil. Permitivitas sebagai fungsi frekuensi berperilaku sebagai respons terhadap banyak sifat dielektrikum, dan tidak mengikuti kurva yang dapat diprediksi. Ketika Anda menyapu seluruh spektrum frekuensi, permitivitas dielektrik tertentu dapat naik dan turun pada interval yang tampaknya acak.

Jika Anda memerlukan data akurat tentang izin dari dielektrik yang diberikan dalam keadaan tertentu (suhu, tegangan, sifat mekanik, dll.) Pengukuran adalah satu-satunya opsi yang disarankan.

Frank van Wensveen
sumber