Как рассчитать диэлектрическую проницаемость для более высоких частот?

Во многих книгах диэлектрическая проницаемость материала указана только как диэлектрическая проницаемость для одной или нескольких частот. 1 кГц используется часто (например, в Руководстве по технологии пластмасс, 4-е издание, ISBN-13: 978-0-8493-7039-7), но я ищу диэлектрическую проницаемость для частоты, по крайней мере, в 2000 раз выше (2 -4 ГГц).

Как рассчитать диэлектрическую проницаемость материала для более высокой частоты? Диэлектрическая постоянная все еще полезна здесь?

electrical-engineering materials rf-electronics

— мачта
источник

Я настоятельно рекомендую против попыток расчета. материалы ведут себя забавным образом на относительно высоких частотах. Я бы посмотрел как можно больше справочников (CRC и т. Д.), А также листы данных производителя, чтобы найти некоторые измеренные значения для диэлектрической проницаемости или, в этом отношении, коэффициента пропускания.

— Карл Виттофт

@ CarlWitthoft Много можно найти, но ничего для частотного диапазона, который я имею в виду.

— Мачта

Какова основа вопроса: вам нужно провести эксперимент с материалами или вам нужны цифры для подачи дизайна?

— Brethlosze

@hypfco Для улучшения существующего дизайна. Текущий материал является неоптимальным.

— Мачта

Можете ли вы поделиться более подробной информацией о дизайне, который вам нужен, если это возможно? Вам это нужно для подачи 2D / 3D моделирования или для другого вида расчетов?

— Brethlosze

Ответы:

Существует много методов определения диэлектрической проницаемости на высокой частоте, но они единообразно основаны на эксперименте. Одним из простых методов является резонансная полость. Вы создаете резонансную полость, которая имеет известную резонансную частоту. Затем вставьте материал в полость с помощью какого-либо держателя и посмотрите, насколько сильно возмущается резонансная частота (с использованием векторного сетевого анализатора или подобного оборудования). Отсюда можно выяснить диэлектрическую проницаемость. Это довольно точный метод, но тест с открытым зондом может сделать разумную работу с гораздо меньшим производством.

Из опыта, как правило, имеются хорошие данные о распространенных диэлектрических материалах вокруг частоты нагрева (2,45 ГГц). Скорее всего, он не будет существенно отличаться для 1-4 ГГц.

Я проверил микроволновые резонаторы с диэлектрическими материалами в диапазоне 18-20 ГГц, и обычно публикуемые значения достаточно точны для 10 ГГц, даже при 20 ГГц. Это, безусловно, все еще значимая вещь, чтобы иметь!

Если вы ищете конкретные данные, я бы посмотрел таблицы данных от производителей данного материала. Matweb также является хорошим ресурсом - вы можете подписаться на бесплатную учетную запись, чтобы получить полные результаты, я считаю: http://www.matweb.com/

Кроме того, кроме всего прочего, моделирование антенна + диэлектрик может быть довольно легко проверить жизнеспособность диэлектрических материалов, в зависимости от сложности геометрии вашей антенны. Я использовал COMSOL и множество других пакетов для определения применимых диапазонов относительной диэлектрической проницаемости / тангенса угла потерь для микроволновых антенн / конечных запусков. Конечно, это лучше, чем покупать дорогие материалы и производство, только чтобы узнать, что у вас плохая частотная характеристика.

— Филлис Диллер
источник

Я еще не нашел правильную статистику в Matweb, но буду продолжать копать. Я подумал о COMSOL, у меня есть небольшой опыт работы с пакетом, но я не был уверен, можно ли его использовать даже для чего-то такого, как эта. Насколько мне известно, вы должны сами установить диэлектрическую проницаемость в симуляциях.

— Мачта

@ Вы делаете, но вы можете установить диапазон для имитации. Он не изменится на порядок, поэтому, если вы охватите (скажем, для обычных пластмасс и керамики) диапазон от 2 до 10 Er, от 0,0001 до 0,001 тангенса угла потерь, вы охватите свои базы.

— Филлис Диллер

Определенно не так хорошо, как я надеялся, но также определенно лучше, чем ничего.

— Мачта

Вычисление диэлектрической проницаемости как функции частоты в лучшем случае чрезвычайно сложно, до такой степени, что его считают настолько непрактичным, что это невозможно. Диэлектрическая проницаемость как функция частоты ведет себя в ответ на многие свойства диэлектрика и не следует предсказуемой кривой. Когда вы проникаете через частотный спектр, диэлектрическая проницаемость данного диэлектрика может увеличиваться и уменьшаться с, казалось бы, случайными интервалами.

Если вам нужны точные данные по диэлектрической проницаемости данного диэлектрика при данных обстоятельствах (температура, напряжение, механические свойства и т. Д.), Измерение является единственным рекомендуемым вариантом.

— Фрэнк ван Венсвен
источник