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作者(中文):蕭淡如
論文名稱(中文):以TE01模式反射法量測材料介電特性
論文名稱(外文):Measuring the dielectric characterization of materials by the TE01 mode reflection method
指導教授(中文):張存續
口試委員(中文):張宏宜
許博淵
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:物理系
學號:100022701
出版年(民國):103
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:材料特性量測介電常數介電損耗網路分析儀TE01模式轉換器校正元件
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量測材料的介電特性在各行各業中一直是一個很重要的議題,舉凡電子、通訊、導航、食品、醫藥、傳統工業等,均須使用介電質,應用介電質當然不可避免要得到介電質的特性,以妥善利用與設計所需元件。
本論文以TE01模式反射法於32GHz ~ 40GHz頻段下量測材料介電特性。理論上,利用TE01模式的特性,將量測系統簡化為均勻波導管中,一端封閉,並於封閉端平整地塞入欲量測的樣品,再以單一模式(TE01)分析此系統,來得到樣品的介電特性。
實驗上,量測鐵氟龍(Teflon)的介電特性,本法在實驗量測上與模擬的結果差不多,在介電係數的量測上均有4 ~ 5%的誤差率;而介電損耗則因選擇的樣品損耗太小,無法得到較精確的數值。
量測介電質的方法有很多,此法相較於其他方法,具有樣品製備容易、實驗架構簡單的優點。
摘要 I
Abstract II
致謝 III
內文目錄 V
附圖目錄 VIII
附表目錄 XI
第一章 緒論 1
1.1 介電量測 1
1.1.1 介電係數 1
1.1.2 量測方法 4
1.2 模式轉換器 7
1.3 網路分析儀之校正 8
1.3.1 網路分析儀 8
1.3.2 量測誤差 8
1.3.3 網路分析儀校正模型 9
1.4 High Frequency Structure Simulator (HFSS) 14
1.5 研究動機 16
第二章 理論推導 18
2.1 波導管解析 18
2.1.1 任意波導管本徵模式(Eigen mode) 18
2.1.2 圓柱波導管 22
2.1.3 模式特性 23
2.2 反射係數 27
2.2.1 簡化物理模型 27
2.2.2 反射係數計算 28
2.3 校正元件 30
2.3.1 實驗裝置架構 30
2.3.2 短路(Short) 31
2.3.3 開路(Open) 33
2.3.4 負載(Load) 33
2.3.5 校正 34
第三章 模擬分析 36
3.1 均勻圓柱波導管與樣品 36
3.1.1 建立模擬模型 36
3.1.2 材料厚度 38
3.1.3 材料半徑 40
3.2 模式轉換器 46
3.3 校正元件的設計 47
3.3.1 短路(Short) 47
3.3.2 開路(Open) 47
3.3.3 負載(Load) 47
3.4 模擬結果 52
3.4.1 以均勻圓柱波導管導波量測樣品 52
3.4.2 模擬量測結果 53
第四章 實驗結果 54
4.1 加工物件 54
4.1.1 模式轉換器 54
4.1.2 校正元件 56
4.1.3 樣品 57
4.2 S-parameters量測 59
4.2.1 模式轉換器對接效率 59
4.2.2 校正 59
4.2.3 量測樣品結果 61
第五章 結論 62
參考文獻 63
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