Nowe metody charakteryzacji materiałów dielektrycznych w zakresie mikrofalowym oraz fal milimetrowych

• Autorzy: Karpisz Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/59.2021.4.2

Warianty tytułu

EN

Novel methods for characterization of dielectric materials at microwave and millimeter-wave frequencies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł jest poświęcony rozwojowi jednowymiarowego, skalarnego, wielowarstwowego, elektromagnetycznego modelu otwartego rezonatora Fabry-Perot, wykorzystanego do pomiarów własności elektromagnetycznych elektrycznie cienkich warstw dielektryków na częstotliwości od 20 do 110 GHz. Pokrótce omówiono podstawy teoretyczne metody opisującej zachowanie fali elektromagnetycznej w otwartym rezonatorze Fabry-Perot oraz proces projektowania takiego układu pomiarowego. Następnie przedstawiono układ pomiarowy, kolejno zaprezentowano niektóre z wyników pomiarów wykonanych podczas prac związanych z doktoratem autora publikacji. Pod koniec omówiono ograniczenia omawianej metody oraz możliwe ścieżki rozwoju.

EN

This paper is focused on the introduction of a one-dimensional scalar multi-layer electromagnetic model of a Fabry-Perot open resonator and its use in the measurement of electromagnetic properties of electrically thin dielectric sheet materials in frequencies from 20 to 110 GHz. Short theoretical description of an electromagnetic wave inside resonator have been described. Furthermore, results of measurement for frequencies exceeding 50 GHz have been shown as well as unique capability of measurement of the samples with in-plane anisotropy. In the end measurement system limitation have been discussed with possibilities for further system development.

Słowa kluczowe

PL

otwarty rezonator Fabry-Perot; techniki pomiarowe; własności dielektryczne; przekształcenie konforemne; anizotropia

EN

Fabry-Perot open resonator; measurement techniques; dielectric properties; conformal transformation; anisotropy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 4
• Strony: 101--105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Karpisz Tomasz

• Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Fabry C. and A. Perot, Sur les franges des lames minces argentées et leur application a la measure de petites épaisseurs d’air, Ann. Chim. Phys., pp. 459–501, 1897.
• [2] Prokhorov A. M., Molecular Amplifier and Generator for Submillimeter Waves, Essentials of Lasers, vol. 34, pp. 85–87, 1969.
• [3] Schawlow A. L. and C. H. Townes, „Infrared and optical masers”, Phys. Rev., vol. 112, no. 6, pp. 1940–1949, 1958.
• [4] Kogelnik H. and T. Li, „Laser Beams and Resonators”, Proc. IEEE, vol. 54, no. 10, pp. 1312–1329, 1966.
• [5] X. Wan and H. F. Taylor, „Intrinsic fiber Fabry–Perot temperature sensor with fiber Bragg grating mirrors”, Opt. Lett., vol. 27, no. 16, p. 1388, 2002.
• [6] Kaddu S. C., D. J. Booth, D. D. Garchev, and S. F. Collins, „Intrinsic fibre Fabry-Perot sensors based on co-located Bragg gratings” Opt. Commun., vol. 142, no. 4–6, pp. 189–192, 1997.
• [7] Cullen A. L. and P. K. Yu, „The Accurate Measurement of Permittivity by Means of an Open Resonator”, Proc. R. Soc. London. A. Math. Phys. Sci., vol. 325, no. 1563, pp. 493–509, 1971.
• [8] Yu P. K. and A. L. Cullen, „Measurement of Permittivity By Means of an Open Resonator – 1. Theoretical.”, Proc. R. Soc. London, Ser. A Math. Phys. Sci., vol. 380, no. 1778, pp. 49–71, 1982.
• [9] Jones R. G., „Precise dielectric measurements at 35 GHz using an open microwave resonator”, Proc. Inst. Electr. Eng., vol. 123, no. 4, pp. 285– 290, 1976.
• [10] Hirvoncn T. M., P. Vainikainen, A. Lozowski, and A. V. Räisänen, „Measurement of dielectrics at 100 GHz with an open resonator connected to a network analyzer”, IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 45, no. 4, pp. 780–786, 1996.
• [11] Clarke R. N. and C. B. Rosenberg, „Fabry-Perot and open resonators at microwave and millimetre wave frequencies, 2-300 GHz”, Journal of Physics E: Scientific Instruments, vol. 15, no. 1. pp. 9–24, 1982.
• [12] Suzuki H. and T. Kamijo, „Millimeter-wave measurement of complex permittivity by perturbation method using open resonator”, IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 57, no. 12, pp. 2868–2873, 2008.
• [13] Karpisz T., B. Salski, P. Kopyt, and J. Krupka, A Novel Approach to the Modeling of a Fabry-Perot Open Resonator, in IEEE MTT-S IMS 2018.
• [14] Karpisz T., B. Salski, P. Kopyt, and J. Krupka, A Novel Approach to the Modeling of a Fabry-Perot Open Resonator, in Proc. 2018 IEEE MTT-S IMS, 2018, pp. 1–4.
• [15] Goldsmith P., Quasioptical System: Gaussian Beam Quasioptical Propagation and Applications. New York: Wiley, 1998.
• [16] Orfanidis S. J., Electromagnetic Waves and Antennas, 2016. [Online]. Available: http://eceweb1.rutgers.edu/~orfanidi/ewa/.
• [17] Karpisz T., B. Salski, P. Kopyt, and J. Krupka, „Measurement of Dielectrics from 20 to 50 GHz with a Fabry-Pérot Open Resonator”, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 67, no. 5, pp. 1901–1908, 2019.
• [18] Karpisz T., Novel methods for characterization of dielectric materials at microwave and millimeter-wave frequencies, rozprawa doktorska, Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, Politechnika Warszawska, 2021.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).