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Páginas: 15 (3557 palabras)
Publicado: 18 de abril de 2012
DOCUENTACION: DIFERENTES METODOS PARA LA CARACTERIZACION DE MATERIALES A FRECUENCIA DE MICRROONDAS
Jorge Alberto Cadena García
e-mail: jacadenag@unal.edu.co
Jamer Leandro Acero
e-mail: jlaceror@unal.edu.co
RESUMEN: En este documento vamos a plasmar, resumir y analizar los diferentes métodos para la caracterización electromagnética de materiales a frecuencia de microondas. Vamos aver las principales formas de medición y analizaremos cuál de ellas es la más viable para darle solución al problema propuesto en nuestra tesis. Revisaremos métodos resonantes, no resonantes y algunos descritos por IPC.
ABSTRACT: in this document we going to tralate, resume and analyze the electromagnetic characterization of different materials in microwave frequency. Let`s see the mainmethods to measurement and we going to analyze who of them it`s the most appropriate to solve our problem. we going to check nonresonant methods, resonant methods and some methods IPC.
PALABRAS CLAVE: constante dieléctrica, permitividad, permeabilidad, tangente de pérdidas, VNA, frecuencia de resonancia, factor de calidad, moto transverso eléctrico.
INTRODUCCIÓN
El diseño decircuitos que trabajan a altas frecuencias y velocidades requiere el conocimiento de diferentes constantes electromagnéticas, dependientes de la frecuencia, como lo son la constante dieléctrica (εr) y la tangente de pérdidas ([pic]), de los diferentes substratos usados en la elaboración del circuito. Estas “constantes” dependen básicamente de diferentes factores como lo son la frecuencia o latemperatura, en nuestro trabajo por encontrar el valor de estas, para diferente tipo de materiales, vamos a enfocarnos en la dependencia que tiene la frecuencia, mas específicamente buscaremos los valores a una frecuencia de 2450 MHz. A continuación veremos los diferentes métodos encontrados para la medición de εr y [pic], tanto un análisis comparativo, como una elección final para la diseño eimplementación del test-fixture capaz de caracterizar materiales (moldeables a un recipiente) a una frecuencia de 2450 MHz.
METODOS DE CARACTERIZACION.
1 STUB LAMBDA- CUARTOS
Los stubs son longitudes de LT en corto circuito o circuito abierto que pretenden producir reactancias puras en el punto en que se conectan, para la frecuencia de líneas de interés. Cualquier valor dereactancia puede hacerse, con la longitud del stub variando entre cero y media longitud de onda.
En este procedimiento (resonador por LT o también llamado resonador en T) se obtiene la constante dieléctrica del sustrato diseñando un filtro por medio de una línea de transmisión y un stub abierto de cuarto de onda, así, el sistema presentara una frecuencia de resonancia que dependerá de lasconstante dieléctrica de dicho sustrato. Por otro lado, se usa el factor de calidad Q para determinar la atenuación y la tangente de pérdidas del material.
La constante dieléctrica efectiva del material de cada stub dependiendo de la frecuencia está dada por:
[pic] (1)
Donde c es la velocidad de la luz en el espacio libre.
Por otro lado, la medición delfactor de calidad incluye los efectos de pérdidas del conductor, del dieléctrico y las dadas por radiación, dicha medición se hace a través de:
[pic] (2)
Qc es calculado a partir de las mediciones físicas tales como el ancho de la línea, su espesor, aspereza, etc.
De este modo, a partir del Qd, la constante dieléctrica del material (εr) y laconstante dieléctrica efectiva, se puede calcular la tangente de pérdidas del sustrato con la siguiente relación:
[pic] (3)
[pic]
FIGURA 1. Ejemplo de un resonador en T con diferentes longitudes de stub.
1 CAVIDAD RESONANTE RECTANGULAR
El procedimiento básicamente es construir una caja de cobre para formar la cavidad rectangular,...
Jorge Alberto Cadena García
e-mail: jacadenag@unal.edu.co
Jamer Leandro Acero
e-mail: jlaceror@unal.edu.co
RESUMEN: En este documento vamos a plasmar, resumir y analizar los diferentes métodos para la caracterización electromagnética de materiales a frecuencia de microondas. Vamos aver las principales formas de medición y analizaremos cuál de ellas es la más viable para darle solución al problema propuesto en nuestra tesis. Revisaremos métodos resonantes, no resonantes y algunos descritos por IPC.
ABSTRACT: in this document we going to tralate, resume and analyze the electromagnetic characterization of different materials in microwave frequency. Let`s see the mainmethods to measurement and we going to analyze who of them it`s the most appropriate to solve our problem. we going to check nonresonant methods, resonant methods and some methods IPC.
PALABRAS CLAVE: constante dieléctrica, permitividad, permeabilidad, tangente de pérdidas, VNA, frecuencia de resonancia, factor de calidad, moto transverso eléctrico.
INTRODUCCIÓN
El diseño decircuitos que trabajan a altas frecuencias y velocidades requiere el conocimiento de diferentes constantes electromagnéticas, dependientes de la frecuencia, como lo son la constante dieléctrica (εr) y la tangente de pérdidas ([pic]), de los diferentes substratos usados en la elaboración del circuito. Estas “constantes” dependen básicamente de diferentes factores como lo son la frecuencia o latemperatura, en nuestro trabajo por encontrar el valor de estas, para diferente tipo de materiales, vamos a enfocarnos en la dependencia que tiene la frecuencia, mas específicamente buscaremos los valores a una frecuencia de 2450 MHz. A continuación veremos los diferentes métodos encontrados para la medición de εr y [pic], tanto un análisis comparativo, como una elección final para la diseño eimplementación del test-fixture capaz de caracterizar materiales (moldeables a un recipiente) a una frecuencia de 2450 MHz.
METODOS DE CARACTERIZACION.
1 STUB LAMBDA- CUARTOS
Los stubs son longitudes de LT en corto circuito o circuito abierto que pretenden producir reactancias puras en el punto en que se conectan, para la frecuencia de líneas de interés. Cualquier valor dereactancia puede hacerse, con la longitud del stub variando entre cero y media longitud de onda.
En este procedimiento (resonador por LT o también llamado resonador en T) se obtiene la constante dieléctrica del sustrato diseñando un filtro por medio de una línea de transmisión y un stub abierto de cuarto de onda, así, el sistema presentara una frecuencia de resonancia que dependerá de lasconstante dieléctrica de dicho sustrato. Por otro lado, se usa el factor de calidad Q para determinar la atenuación y la tangente de pérdidas del material.
La constante dieléctrica efectiva del material de cada stub dependiendo de la frecuencia está dada por:
[pic] (1)
Donde c es la velocidad de la luz en el espacio libre.
Por otro lado, la medición delfactor de calidad incluye los efectos de pérdidas del conductor, del dieléctrico y las dadas por radiación, dicha medición se hace a través de:
[pic] (2)
Qc es calculado a partir de las mediciones físicas tales como el ancho de la línea, su espesor, aspereza, etc.
De este modo, a partir del Qd, la constante dieléctrica del material (εr) y laconstante dieléctrica efectiva, se puede calcular la tangente de pérdidas del sustrato con la siguiente relación:
[pic] (3)
[pic]
FIGURA 1. Ejemplo de un resonador en T con diferentes longitudes de stub.
1 CAVIDAD RESONANTE RECTANGULAR
El procedimiento básicamente es construir una caja de cobre para formar la cavidad rectangular,...
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