bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2021-19-7-65-71bsuir-3209Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSОпределение S-параметров и диэлектрической проницаемости образцов кварцевой керамики в миллиметровом диапазоне длин волнEstimation of S-parameters and dielectric permittivity of quartz ceramics samples in millimeter wavebandПевневаН. А.PevnevaN. A.

Певнева Н.А., к.т.н., старший научный сотрудник Центра 1.9 

220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6

тел. +375-17-293-20-92

Pevneva N.A., Ph.D., Senior Researcher at the Center 1.9 of R&D Department 

220013, Republic of Belarus, Minsk, P. Brovka Str., 6

+375-17-293-20-92

peuneva@bsuir.byКондрашовД. А.KondrashovD. A.

Кондрашов Д.А., старший научный сотрудник Центра 1.9 НИЧ

г. Минск

Kondrashov D.A., Senior Researcher at the Center 1.9 of R&D Department

Minsk

ГурскийА. Л.GurskiiA. L.

Гурский А.Л., д.ф.-м.н., профессор кафедры защиты информации 

г. Минск

Gurskii A.L, PhD, Professor at the Information Protection Department

Minsk

ГусинскийА. В.GusinskyA. V.

Гусинский А.В., к.т.н., доцент, начальник Центра 1.9 НИЧ

г. Минск

Gusinsky A.V., PhD, Associate Professor, Head at the Center 1.9 of R&D Department

Minsk

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics2021241120211976571Copyright © Певнева Н.А., Кондрашов Д.А., Гурский А.Л., Гусинский А.В., 20212021Певнева Н.А., Кондрашов Д.А., Гурский А.Л., Гусинский А.В.Pevneva N.A., Kondrashov D.A., Gurskii A.L., Gusinsky A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3209

Для определения комплексных параметров и диэлектрической проницаемости керамических материалов в диапазоне 78,33–118,1 ГГц применен модифицированный метод Николсона – Росса – Вейра. Измерительная установка представляет собой измеритель комплексных коэффициентов отражения и передачи, волноводный измерительный тракт со специальной измерительной ячейкой, состоящей из двух нерегулярных волноводов и волноводной камеры между ними, обеспечивающей незначительное влияние мод высших порядков. Экспериментально получены зависимости амплитуды и фазы коэффициента отражения и передачи от частоты для фторопласта и трех керамических образцов в диапазоне частот 78,33–118,1 ГГц. Полученные S-параметры обрабатываются по алгоритму, включающему их усреднение на основе преобразования Фурье, с целью получения значений диэлектрической проницаемости. Фторопласт был использован в качестве эталонного материала с известной диэлектрической проницаемостью. Диэлектрическая проницаемость фторопласта имеет стабильное значение 2,1 в вышеуказаннном диапазоне частот. Диэлектрическая проницаемость образца № 1 варьируется от 3,6 до 2,5 на границах диапазона, образца № 2 – от 3,7 до 2,1, образца № 3 – от 2,9 до 1,5. Данные эксперимента находятся в удовлетворительном согласии с литературными данными для других частот с учетом границ, заданных неопределенностью измерений.

A modified Nicholson – Ross – Weir method was used to determine complex parameters and dielectric permittivity of ceramic materials in the range 78.33–118.1 GHz. The measuring equipment is a meter of complex reflection and transmission coefficients, a waveguide measuring canal with a special measuring cell, consisting of two irregular waveguides and a waveguide chamber between them, which provides insignificant influence of higher-order modes. The dependences of the amplitude and phase of the reflection and transmission coefficients on frequency were obtained experimentally for fluoroplastic and three ceramic samples in the frequency range 78.33–118.1 GHz. The obtained S-parameters are processed according to an algorithm that includes their averaging based on the Fourier transform in order to obtain the values of the dielectric permittivity. Fluoroplastic was used as a reference material with a known dielectric constant. The dielectric constant of fluoroplastic has a stable value of 2.1 in the above mentioned frequency range. The dielectric constant of sample No. 1 varies from 3.6 to 2.5 at the boundaries of the range, sample No. 2 – from 3.7 to 2.1, sample No. 3 – from 2.9 to 1.5. The experimental data are in satisfactory agreement with the literature data for other frequencies taking into account the limits set by the measurement uncertainty.

векторный анализатор цепейизмерительная ячейкадиэлектрическая проницаемостькоэффициент отражениякоэффициент передачиметод Николсона – Росса – Вейраvector network analyzermeasuring celldielectric permittivityreflection coefficienttransmission coefficientNicholson – Ross – Weir methodReferencesHu C., Liu P. Preparation and microwave dielectric properties of SiO2 ceramics by aqueous Sol–Gel technique. Journal of Alloys and Compounds. 2013;559:129-133. DOI: 10.1016/j.jallcom.2012.11.168.Hu C., Liu P. Preparation and microwave dielectric properties of SiO2 ceramics by aqueous Sol–Gel technique. Journal of Alloys and Compounds. 2013;559:129-133. DOI: 10.1016/j.jallcom.2012.11.168.Luukkonen O., Maslovski S. I., Tretyakov S. A. A stepwise Nicolson – Ross – Weir-based material parameter extraction method. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2011;10:1295-1298. DOI:10.1109/LAWP.2011.2175897.Luukkonen O., Maslovski S. I., Tretyakov S. A. A stepwise Nicolson – Ross – Weir-based material parameter extraction method. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2011;10:1295-1298. DOI:10.1109/LAWP.2011.2175897.Певнева Н. А., Гурский А. Л., Кострикин А. М. Метод свободного пространства с использованием векторного анализатора цепей для определения диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ. Доклады БГУИР. 2019;4(122):32-39.Pevneva N. A., Gurskii A. L., Kostrikin A. M. [The free space method using a vector network analyzer for determining the permittivity of materials at microwave frequencies]. Doklady BGUIR = Doklady BGUIR. 2019;4(122):32-39. (In Russ.)Braun H. P., Mehmood A., Hovhannisyan M., Zhange H., Heidary D.S.B., Randall C., Lanagan M. T., Jakoby R., Reaney I. M., Letz M., Elmers H. J. Microwave properties and structure of La–Ti–Si–B–O glass-ceramics for applications in GHz electronics. Journal of the European Ceramic Society. 2017;37:2137-2142. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2016.11.048.Braun H. P., Mehmood A., Hovhannisyan M., Zhange H., Heidary D.S.B., Randall C., Lanagan M. T., Jakoby R., Reaney I. M., Letz M., Elmers H. J. Microwave properties and structure of La–Ti–Si–B–O glass-ceramics for applications in GHz electronics. Journal of the European Ceramic Society. 2017;37:2137-2142. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2016.11.048.Li Q., Yang Z., Miao Y., Liang B., Cai D., Wang S., Duan X., Jia D., Zhou Y. Effect of the BN content on the thermal shock resistance and properties of BN/SiO2 composites fabricated from mechanically alloyed SiBON powders. The Royal Society of Chemistry. 2017:7:48994-49003. DOI: 10.1039/C7RA09905C.Li Q., Yang Z., Miao Y., Liang B., Cai D., Wang S., Duan X., Jia D., Zhou Y. Effect of the BN content on the thermal shock resistance and properties of BN/SiO2 composites fabricated from mechanically alloyed SiBON powders. The Royal Society of Chemistry. 2017:7:48994-49003. DOI: 10.1039/C7RA09905C.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.