Комірка на основі напівхвильового мікросмужкового резонатора для вимірювання комплексної діелектричної проникності матеріалів на надвисоких частотах

Реферат: Вимірювальна комірка на основі напівхвильового мікросмужкового резонатора для вимірювання комплексної діелектричної проникності матеріалів на надвисоких частотах, містить діелектричну підкладку, мікросмужкову лінію та металеву основу, яка закриває одну з бічних поверхонь діелектричної підкладки й частково лицьову і є чвертьхвильовим мікросмужковим резонатором. Додатково містить індуктивний елемент, затискач, який можна переміщувати перпендикулярно до площини підкладки, і контактну площадку, яка відокремлена від досліджуваного зразка індуктивним елементом, а між мікросмужковою лінією та мікросмужковим резонатором, який за такої конструкції стає напівхвильовим, утворюється ємнісна щілина. UA 107297 U (12) UA 107297 U UA 107297 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електронної техніки і може бути використана для визначення діелектричної проникності та фактору втрат діелектричних матеріалів у діапазоні надвисоких частот (НВЧ). Відома комірка на основі мікросмужкового резонатора складається з лінії передачі, мікросмужкового резонатора та тримача досліджуваного зразка, який електрично зв'язаний з мікросмужковим резонатором [1]. Недоліком відомої комірки є те що, неможливо визначити залежність НВЧ параметрів нелінійних діелектриків від прикладеної напруги. Найбільш близькою за технічною суттю до пропонованої корисної моделі є мікросмужкова резонансна комірка для вимірювання НВЧ параметрів конденсаторів планарної конструкції, що містить діелектричну підкладку, мікросмужкову лінію та металеву основу, яка закриває одну з бічних поверхонь діелектричної підкладки й частково лицьову і є чвертьхвильовим мікросмужковим резонатором [2]. Недоліками такої комірки є те, що подавання сталої напруги на досліджуваний зразок та дослідження зразків різної товщини неможливо. Дані обмеження обумовлені конструкцією комірки. В основу корисної моделі поставлено задачу визначення залежності НВЧ параметрів досліджуваного діелектричного матеріалу різної товщини від значення прикладеної сталої напруги шляхом удосконалення конструкції вимірювальної комірки. Поставлена задача вирішується тим, що в мікросмужковій резонансній вимірювальній комірці, що містить діелектричну підкладку, мікросмужкову лінію та металеву основу, яка закриває одну з бічних поверхонь діелектричної підкладки й частково лицьову і є чвертьхвильовим мікросмужковим резонатором, новим є те, що вона додатково містить індуктивний елемент, затискач, який можна переміщувати перпендикулярно до площини діелектричної підкладки, і контактну площадку, яка відокремлена від досліджуваного зразка індуктивним елементом, а між мікросмужковою лінією та мікросмужковим резонатором, який за такої конструкції стає напівхвильовим, утворюється ємнісна щілина. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: на Фіг. 1 вимірювальна комірка, вигляд збоку; на Фіг. 2 - вимірювальна комірка без затискача і досліджуваного зразка, вигляд зверху. Вимірювальна комірка на основі напівхвильового мікросмужкового резонатора для вимірювання комплексної діелектричної проникності матеріалів на надвисоких частотах містить металевий електрод 1, на якому розміщено діелектричну підкладку 2 з полікору. На діелектричну підкладку 2 з полікору нанесено мікросмужкову лінію 3 і напівхвильовий мікросмужковий резонатор 5, таким чином, щоб між ними утворилась ізолююча ємнісна щілина 4, та контактну площадку 10 для підведення сталої напруги. Досліджуваний зразок 7 розміщується на кінці напівхвильового мікросмужкового резонатора 5 та фіксується за допомогою затискача 6. Гвинтом 8 затискач 6 закріплюється на металевому електроді 1 з утворенням електричного зв'язку між ними. Металевий електрод 1 заземлений. Джерело сталої напруги під'єднане провідником 9 до контактної площадки 10, яка з'єднана з напівхвильовим мікросмужковим резонатором 5 індуктивним елементом 11. Ємнісна щілина 4 призначена для електричної розв'язки за сталим струмом між мікросмужковою лінією 3 та джерелом сталої напруги (не показано на кресленнях). Індуктивний елемент 11 виконує функцію електричної розв'язки за змінним струмом між напівхвильовим мікросмужковим резонатором 5 та контактною площадкою 10. Вимірювальна комірка на основі напівхвильового мікросмужкового резонатора функціонує таким чином. Мікросмужкову лінію 3 вимірювальної комірки під'єднують до панорамного вимірювача (не показано на кресленнях), досліджуваний зразок 7 розміщують між напівхвильовим мікросмужковим резонатором 5 і затискачем 6 із забезпеченням електричного контакту між ними. Затискач 6 можна переміщувати перпендикулярно до площини підкладки, що дозволяє досліджувати зразки матеріалу різної товщини. Один з виводів джерела сталої напруги (не показано на кресленнях) під'єднують до контактної площадки 10, а другий - до металевого електрода 1. Досліджуваний зразок 7 вносить в електричне коло додаткову ємність і втрати електромагнітної енергії. Внаслідок цього зменшуються резонансна частота й добротність вимірювальної комірки. За величиною зменшення частоти розраховують діелектричну проникність досліджуваного матеріалу, а за величиною зниження добротності вимірювальної комірки - тангенс кута діелектричних втрат. Вимірювання проводять за різних значень напруги на досліджуваному зразку 7. Таким чином отримують залежність вищезазначених параметрів від величини прикладеного до досліджуваного зразка 7 електричного поля. 1 UA 107297 U 5 10 Запропонована конструкція вимірювальної комірки на основі напівхвильового мікросмужкового резонатора розширює її функціональні можливості, що дозволяє визначити залежність НВЧ параметрів діелектричних матеріалів різної товщини від прикладеної до них сталої напруги. Джерела інформації: 1. Добротность сегнетоэлектрических конденсаторов, используемых в перестраиваемых фильтрах сверхвысоких частот [Текст] / А. В. Захаров [и др.] // Радиотехника и электроника. 2011. - Т. 56, № 8. - С. 1017-1022. 2. Патент Росії на корисну модель № 145473, "Микрополосковая резонансная ячейка для 7 измерения СВЧ параметров конденсаторов планарной конструкции", MПК G01R27/26, опубл. 20.09.14. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Вимірювальна комірка на основі напівхвильового мікросмужкового резонатора для вимірювання комплексної діелектричної проникності матеріалів на надвисоких частотах, що містить діелектричну підкладку, мікросмужкову лінію та металеву основу, яка закриває одну з бічних поверхонь діелектричної підкладки й частково лицьову і є чвертьхвильовим мікросмужковим резонатором, яка відрізняється тим, що додатково містить індуктивний елемент, затискач, який можна переміщувати перпендикулярно до площини підкладки, і контактну площадку, яка відокремлена від досліджуваного зразка індуктивним елементом, а між мікросмужковою лінією та мікросмужковим резонатором, який за такої конструкції стає напівхвильовим, утворюється ємнісна щілина. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2