Come calcolare la permittività per frequenze più alte?

In molti libri la permittività di un materiale è elencata solo come costante dielettrica per una o una coppia di frequenze. 1 kHz viene utilizzato spesso (ad esempio nel Manuale sulla tecnologia delle materie plastiche, 4 ° ed., ISBN-13: 978-0-8493-7039-7), ma sto cercando la permittività per una frequenza almeno 2000 volte superiore (2 -4 GHz).

Come si calcola la permittività di un materiale per una frequenza più elevata? La costante dielettrica è ancora utile qui?

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— Albero
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Consiglio vivamente di non tentare un calcolo. i materiali si comportano in modo divertente a frequenze relativamente alte. Guarderei attraverso tutti i libri di consultazione (CRC, ecc.) Così come le schede tecniche del produttore per trovare alcuni valori misurati per la permittività o per quella trasmissività.

— Carl Witthoft,

@CarlWitthoft Molto da trovare, ma nulla per la gamma di frequenze che ho in mente.

— Albero

Qual è lo sfondo della domanda, devi effettivamente eseguire un esperimento sui materiali o hai bisogno delle figure per alimentare un disegno?

— Brethlosze,

@hypfco Per migliorare un design esistente. Il materiale attuale non è ottimale.

— Albero

Puoi condividere maggiori dettagli sul design che devi realizzare se possibile ?. Ne hai bisogno per alimentare una simulazione 2D / 3D o per un altro tipo di calcolo?

— Brethlosze,

Risposte:

Esistono molti metodi per determinare le permittività ad alta frequenza, ma si basano uniformemente su base sperimentale. Uno dei metodi semplici è una cavità risonante. Si crea una cavità risonante con una frequenza risonante nota. Quindi inserire il materiale all'interno della cavità da un supporto e vedere quanto la frequenza di risonanza è perturbata (usando un analizzatore di rete vettoriale o un'apparecchiatura simile). Da questo puoi capire la permittività. Questo è un metodo abbastanza accurato, ma un test con sonda aperta può fare un lavoro ragionevole con una produzione molto inferiore.

Dall'esperienza, in genere ci sono buoni dati sui materiali dielettrici comuni intorno alla frequenza di riscaldamento (2,45 GHz). Probabilmente non differirà significativamente per 1-4 GHz.

Ho testato cavità a microonde con materiali dielettrici nell'intervallo 18-20 GHz e di solito i valori pubblicati sono abbastanza precisi per 10 GHz anche applicati a 20 GHz. È sicuramente ancora una cosa significativa da avere!

Se stai cercando dati specifici, guarderei le schede tecniche dei produttori di un determinato materiale. Matweb è anche una buona risorsa: puoi creare un account gratuito per ottenere risultati completi, credo: http://www.matweb.com/

Inoltre, a parte questo, simulare l'antenna + le dielettriche può essere abbastanza semplice per testare la fattibilità dei materiali dielettrici, a seconda della complessità della geometria dell'antenna. Ho usato COMSOL e un sacco di altri pacchetti per determinare gli intervalli di tangenza / perdita di permittività relativa applicabili per antenne a microonde / lanci finali. È sicuramente meglio acquistare materiali costosi e produrre solo per scoprire che la risposta in frequenza è scarsa.

— phyllis diller
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Non ho ancora trovato le statistiche corrette in Matweb, ma continuerò a scavare. Avevo considerato COMSOL, ho una piccola esperienza con la suite, ma non ero sicuro che potesse essere utilizzato anche per qualcosa di specializzato come questo. Per quanto ne so, devi impostare tu stesso la permittività nelle simulazioni.

— Albero

@Mast sì, ma puoi impostare un intervallo per simulare. Non cambierà di un ordine di grandezza, quindi se ti spazzi (diciamo, per la plastica e la ceramica comuni) un intervallo da 2 a 10 Er, tangente da 0,0001 a 0,001, avrai coperto le tue basi.

— phyllis diller,

Sicuramente non buono come speravo, ma sicuramente anche meglio di niente.

— Albero

Il calcolo della permittività in funzione della frequenza è estremamente difficile, al punto da essere considerato così poco pratico da essere impossibile. La permittività in funzione della frequenza si comporta in risposta a molte proprietà del dielettrico e non segue una curva prevedibile. Mentre attraversi lo spettro delle frequenze, la permittività di un dato dielettrico può andare su e giù a intervalli apparentemente casuali.

Se sono necessari dati precisi sulla permittività di un dato dielettrico in determinate circostanze (temperatura, tensione, proprietà meccaniche ecc.), L'unica opzione raccomandata è la misurazione.

— Frank van Wensveen
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