Jak obliczyć przenikalność dla wyższych częstotliwości?

W wielu książkach przenikalność materiału jest wymieniona tylko jako stała dielektryczna dla jednej lub kilku częstotliwości. Często stosuje się 1 kHz (na przykład w Plastics Technology Handbook, wydanie 4, ISBN-13: 978-0-8493-7039-7), ale szukam przenikalności dla częstotliwości co najmniej 2000 razy wyższej (2) -4 GHz).

Jak obliczyć przenikalność materiału dla wyższej częstotliwości? Czy stała dielektryczna jest tu nadal przydatna?

electrical-engineering materials rf-electronics

— Maszt
źródło

Zdecydowanie odradzam próbę obliczenia. materiały zachowują się w zabawny sposób przy stosunkowo wysokich częstotliwościach. Przejrzałbym tyle książek referencyjnych (CRC itp.), A także arkuszy danych producenta, aby znaleźć pewne zmierzone wartości przenikalności lub dla tej samej przenikalności materii.

— Carl Witthoft,

@CarlWitthoft Dużo do znalezienia, ale nic dla zakresu częstotliwości mam na myśli.

— Maszt

Jakie jest tło pytania, czy rzeczywiście musisz przeprowadzić eksperyment na materiałach, czy potrzebujesz danych do nakarmienia projektu?

— Brethlosze

@hypfco Aby ulepszyć istniejący projekt. Obecny materiał nie jest optymalny.

— Maszt

Czy możesz udostępnić więcej szczegółów na temat projektu, który musisz osiągnąć, jeśli to możliwe ?. Czy potrzebujesz go do karmienia symulacji 2D / 3D lub innego rodzaju obliczeń?

— Brethlosze

Odpowiedzi:

Istnieje wiele metod określania przenikalności z wysoką częstotliwością, ale są one jednolicie oparte na eksperymentach. Jedną z łatwych metod jest wnęka rezonansowa. Tworzysz wnękę rezonansową o znanej częstotliwości rezonansowej. Następnie włóż materiał do wnęki za pomocą jakiegoś uchwytu i sprawdź, o ile zaburzona jest częstotliwość rezonansowa (za pomocą analizatora sieci wektorowej lub podobnego sprzętu). Na tej podstawie można ustalić przenikalność. Jest to dość dokładna metoda, ale test z otwartą sondą może wykonać rozsądną pracę przy znacznie mniejszej produkcji.

Z doświadczenia wynika, że zazwyczaj istnieją dobre dane na temat popularnych materiałów dielektrycznych wokół częstotliwości ogrzewania (2,45 GHz). Prawdopodobnie nie będzie się znacząco różnić dla 1-4 GHz.

Testowałem komory mikrofalowe z materiałami dielektrycznymi w zakresie 18-20 GHz i zwykle publikowane wartości są dość dokładne dla 10 GHz, nawet przy 20 GHz. Z pewnością jest to nadal sensowne!

Jeśli szukasz konkretnych danych, zajrzałbym do kart danych od producentów danego materiału. Matweb jest również dobrym źródłem - możesz założyć darmowe konto, aby uzyskać pełne wyniki, wierzę: http://www.matweb.com/

Ponadto - tak na marginesie, wykonywanie symulacji anteny + dielektryka może być dość łatwe do przetestowania żywotności materiałów dielektrycznych, w zależności od złożoności geometrii anteny. Użyłem COMSOL i kilku innych pakietów do określenia odpowiednich zakresów stycznych przenikalności / strat dla anten mikrofalowych / końcówek. To na pewno bije kupowanie drogich materiałów i produkcji tylko po to, aby dowiedzieć się, że twoje pasmo przenoszenia jest słabe.

— Phyllis Diller
źródło

Nie znalazłem jeszcze poprawnych statystyk w Matweb, ale będę dalej kopał. Zastanawiałem się nad COMSOL, mam niewielkie doświadczenie z pakietem, ale nie byłem pewien, czy można go w ogóle wykorzystać do czegoś takiego. Zgodnie z moją najlepszą wiedzą musisz sam ustawić przenikalność w symulacjach.

— Maszt

@ Większość masz, ale możesz ustawić zakres symulacji. Nie zmieni się o rząd wielkości, więc jeśli zmiatasz (powiedzmy, w przypadku zwykłych tworzyw sztucznych i ceramiki) zakres od 2 do 10 Er, styczną straty 0,0001 do 0,001, pokryjesz swoje bazy.

— phyllis diller

Zdecydowanie nie tak dobre, jak się spodziewałem, ale też zdecydowanie lepsze niż nic.

— Maszt

Obliczanie przenikalności jako funkcji częstotliwości jest co najmniej niezwykle trudne, do tego stopnia, że uważa się ją za tak niepraktyczną, że niemożliwą. Przenikalność jako funkcja częstotliwości zachowuje się w odpowiedzi na wiele właściwości dielektryka i nie przebiega zgodnie z przewidywalną krzywą. Podczas przesuwania się po spektrum częstotliwości przenikalność danego dielektryka może rosnąć i opadać w pozornie przypadkowych odstępach.

Jeśli potrzebujesz dokładnych danych dotyczących przenikalności danego dielektryka w danych okolicznościach (temperatura, napięcie, właściwości mechaniczne itp.), Pomiar jest jedyną zalecaną opcją.

— Frank van Wensveen
źródło