Accurate determination of the complex permittivity of materials with transmission reflection measurements in partially filled rectangular waveguides

Catalá-Civera, J.M.; Canós, Antoni J.; Peñaranda‐Foix, Felipe L.; Davo, Elías de los Reyes

doi:10.1109/tmtt.2002.806940

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“…Various microwave techniques have been proposed to determine these properties of material under test [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20]. These methods can be divided into two groups as a) resonant and b) nonresonant methods [1].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Thickness-Independent Complex Permittivity Determination of Partially Filled Thin Dielectric Materials Into Rectangular Waveguides

Hasar¹

2009

PIER

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Abstract-A microwave method has been proposed for accurate complex permittivity measurement of thin dielectric materials partially filling the waveguide. The method employs propagation constant measurements at two locations of the sample inside its holder. It increases the accuracy of permittivity measurements of similar methods in the literature since it utilizes the measurements of the distances between the inner waveguide walls and sample lateral surfaces instead of directly measuring the sample thickness. It has been validated by comparing the measured complex permittivity of a thin Plexiglas sample by the proposed method with that of the method in the literature.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Thickness-Independent Complex Permittivity Determination of Partially Filled Thin Dielectric Materials Into Rectangular Waveguides

Hasar¹

2009

PIER

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“…El método descrito anteriormente se ha usado [140] para medir la permitividad y permeabilidad complejas de materiales típicos como el PTFE o el PVC, cuyas propiedades son bien conocidas [137], [139] y sirve para validar el método de recuperación. Las medidas de parámetros S se han realizado sobre puertos WR-340, entre un rango de frecuencias de 2 GHz a 3 GHz, con un analizador de redes vectorial ZVRE Rhode & Schwarz.…”

Section: Resultsunclassified

“…Una limitación del método, en concordancia con los métodos de transmisión-reflexión y los métodos en guía parcialmente rellena, es que el error en la parte imaginaria es grande para materiales con muy bajas pérdidas [139]. Si se desea conocer estos valores con precisión, aunque no afecten en casos prácticos, es necesario usar métodos en cavidad resonante, con todos los inconvenientes asociados.…”

Section: Resultsunclassified

“…Desarrollo teórico [139] Por último, en la Fig. 2.53, se hace un barrido en longitud del material, como antes, pero para diferentes anchuras del material a s =a/4, a/2, 3a/4 y a, con una única permitividad ε r =2.5 y admitancia de quiralidad ξ c =10…”

Section: Materiales Quiralesunclassified

“…Sin embargo, el requisito de tener que llenar completamente la sección transversal es muy difícil de satisfacer en ciertos tipos de materiales y en la práctica, siempre existen huecos de aire entre la guía y las paredes de la guía, que dan lugar a la excitación de modos superiores, lo que limita la validez del método. Es posible reducir la altura [138] o la anchura [139] de la muestra, de forma que la guía esté parcialmente rellena. En el primer caso, la incidencia con el modo TE 10 provoca la excitación de modos TE 1n y TE 1n .…”

Section: S'unclassified

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Modelado con técnicas modales de estructuras de microondas basadas en guías N-furcadas arbitrariamente rellenas con materiales

Portero¹,

Silvino²

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In this work, some modal techniques for solving guided-wave problems have been developed and implemented. Waveguides are very popular in the microwave industry because of their high power handling capability. The modal analysis of the fields in guided-wave structures permits to decompose a complex device in several simpler elements, which can be analyzed by the best suited method. Basically, modal techniques can be divided among those which analyze waveguide junctions and those which analyze the propagation characteristics of a given waveguide. Then, the application of the generalized circuital theory permits to join those structures properly. An analysis of the bibliography in this subject has been performed. The techniques that have been considered to be best suited for each problema have been implementated, and they have been generalized to N-furcated junctions, which are an extension of the bifurcated waveguides. In those cases where the geometry does not allow an analytic treatment, an hybrid technique finite element/modal analysis has been used. With the aid of these tools, some microwave devides have been designed and their performance has been validated with the aid of commercial simulators.Some guidelines for future work in the matter have been proposed.Modelado con técnicas modales de estructuras de microondas basadas en guías N-furcadas arbitrariamente rellenas con materiales AGRADECIMIENTOSEste trabajo es el resultado de una serie de investigaciones realizadas en el Grupo de Calentamiento por Microondas de la Universidad Politécnica de Valencia, liderado por José Manuel Catalá, mi director. A él debo la especialización que he adquirido en el campo de las microondas y el sustento económico que me ha permitido cursar en exclusividad mis estudios de doctorado. Espero que su lucha constante contra mi tendencia natural al desorden se haya visto reflejada en este documento. Aquí consta mi agradecimiento por todo su apoyo. También quiero expresar mi agradecimiento a Felipe Peñaranda, por su implicación en el desarrollo matemático de algunos métodos y en la obtención de resultados.Mis compañeras, las recientes madres, que han llegado conmigo hasta el final, han hecho que el trabajo fuera mucho más llevadero, aparte de darme su apoyo, cuando no ayuda directa, en incontables momentos: Bea, que conoce más que nadie mi vida en la universidad en estos diez años, y Rocío, mi amiga colombiana, que cuando todos nos estabilicemos, me animará a visitar el otro lado del charco.Esta tesis debe mucho a Miguel Ángel Solano, de la Universidad de Cantabria. Cuando la cosa no estaba nada clara, di con él, y no dudó en ayudarme en mi trabajo e implicarse, incluso en los detalles. De aquellas interesantes comunicaciones, surgió la idea de dar un nuevo rumbo a la investigación, cuyos frutos se consiguieron finalmente.Mis padres tienen mucha culpa de que haya llegado a completar mi formación hasta el máximo nivel, puesto que siempre han querido que así sea, para lo que me han mantenido y eximido de otras tareas más allá...

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Material characterization in partially filled waveguides using inverse scattering and multiple sample orientations

Sjöberg

Larsson

2015

Radio Sci.

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We present a method aimed at reducing uncertainties and instabilities when characterizing materials in waveguide setups. The method is based on measuring the S parameters for three different orientations of a rectangular sample block in a rectangular waveguide. The corresponding geometries are modeled in a commercial full-wave simulation program, taking any material parameters as input. The material parameters of the sample are found by minimizing the squared distance between measured and calculated S parameters. The information added by the different sample orientations is quantified using the Cramér-Rao lower bound. The flexibility of the method allows the determination of material parameters of an arbitrarily shaped sample that fits in the waveguide.

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Accurate determination of the complex permittivity of materials with transmission reflection measurements in partially filled rectangular waveguides

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Thickness-Independent Complex Permittivity Determination of Partially Filled Thin Dielectric Materials Into Rectangular Waveguides

Thickness-Independent Complex Permittivity Determination of Partially Filled Thin Dielectric Materials Into Rectangular Waveguides

Modelado con técnicas modales de estructuras de microondas basadas en guías N-furcadas arbitrariamente rellenas con materiales

Material characterization in partially filled waveguides using inverse scattering and multiple sample orientations

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