Определение S-параметров и диэлектрической проницаемости образцов кварцевой керамики в миллиметровом диапазоне длин волн

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.