DD139468A1 - METHOD AND MEASURING CONVERTER FOR MEASURING THE COMPLEX DIELECTRICITY CONSTANT OF SINGLE - SIDED METALLIZED DIELECTRIC PLATES WITH THE HELP OF DIELECTRIC RESONATORS - Google Patents

METHOD AND MEASURING CONVERTER FOR MEASURING THE COMPLEX DIELECTRICITY CONSTANT OF SINGLE - SIDED METALLIZED DIELECTRIC PLATES WITH THE HELP OF DIELECTRIC RESONATORS Download PDF

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DD139468A1 DD20757778A DD20757778A DD139468A1 DD 139468 A1 DD139468 A1 DD 139468A1 DD 20757778 A DD20757778 A DD 20757778A DD 20757778 A DD20757778 A DD 20757778A DD 139468 A1 DD139468 A1 DD 139468A1
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Manfred Kummer
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Manfred Kummer
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Abstract

Die zu untersuchende Platte wird so auf einen dielektrischen Resonator aufgelegt, daß dessen Resonanzfrequenz verändert wird und aus der zu messenden Frequenzverschiebung und der Plattendicke auf die Dielektrizitätskonstante geschlossen werden kann. Durch die vorgeschlagene Verwendung des Eo-|-j-Schwingungstyps wird erreicht, daß die bei der Messung verwendete Feldverteilung in der Platte weitgehend derjenigen entspricht, die beim Einsatz solcher Platten als Substrat für Streifenleitungsschaltungen auftritt. Dabei befindet sich die Platte in einem Gebiet maximaler elektrischer Feldstärke. Nichtideale Oberflächen des Resonators und der zu untersuchenden Platten sind Anlaß für einen Luftspalt zwischen beiden und damit für eine Verfälschung des Meßergebnisses. Mit Hilfe einer vorgeschlagenen Dreipunkt-Aufläge der Platte auf dem Resonator, kann dessen Einfluß bei der Berechnung der Dielektrizitätskonstante aus den Meßwerten berücksichtigt werden.The plate to be examined is so on a dielectric Resonator launched that its resonant frequency is changed and from the frequency shift to be measured and the plate thickness the dielectric constant can be closed. By the proposed use of the Eo -j vibration type is achieved that the field distribution used in the measurement in the plate largely corresponds to the one used in the use of such plates occurs as a substrate for stripline circuits. It is located the plate is in a region of maximum electric field strength. Non-ideal surfaces of the resonator and the one under investigation Plates are an occasion for an air gap between the two and thus for a corruption of the measurement result. With the help of a proposed Three-point Aufläge the plate on the resonator, its influence in the calculation of the dielectric constant from the measured values be taken into account.

Description

-A- 2 07 5 77 -A- 2 07 5 77

Verfahren und Meßwertwandler zur Messung der komplexen Dielektrizitätskonstante von einseitig metallisierten dielektrischen Platten mit Hilfe dielektrischer ResonatorenMethod and transducer for measuring the complex dielectric constant of single-sided metallized dielectric plates by means of dielectric resonators

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft hauptsächlich die Bestimmung der komplexen Dielektrizitätskonstante von einseitig metallisierten Substratplatten, wie sie als Halbzeug zur Herstellung von Streifenleitungsschaltungen verschiedener Art im Hoch- und Höchstfrequenzbereich benötigt werden und bei denen die Kenntnis der komplexen Dielektrizitätskonstante und der Dicke zur Dimensionierung der Schaltungsteile und Leitungsabschnitte erforderlich ist. Dabei interessiert neben dem über eine vollständige Substratplatte gemessenen Mittelwert auch eine eventuell über der Fläche-vorhandene Schwankung der Dielektrizitätskonstante (Inhomogenität), zu deren Bestimmung über möglichst kleine Flächengebiete gemittelt werden soll, sowie im Sinne einer Produktionskontrolle die Messung der Abweichung der Dielektrizitätskonstante verschiedener Substratplatten gegenüber der einer Vergleichsplatte. Außerdem ist die Erfindung anwendbar zur Messung der komplexen Dielektrizitätskonstante von nahezu beliebigen plattenförmigen dielektrischen Meßobjekten, die auf einer gut leitenden Schicht oder Platte aufliegen.The invention relates primarily to the determination of the complex dielectric constant of one-sided metallized substrate plates, as they are required as semi-finished for the production of stripline circuits of various types in the high and ultra-high frequency range and where the knowledge of the complex dielectric constant and thickness for dimensioning the circuit parts and line sections is required , In addition to the average value measured over a complete substrate plate, it is also of interest to possibly measure the variation of the dielectric constant (inhomogeneity) over which the surface area should be averaged, and to measure the deviation of the dielectric constant of different substrate plates in the sense of a production control that of a comparison plate. In addition, the invention is applicable to the measurement of the complex dielectric constant of almost any plate-shaped Dielectric DUTs that rest on a well-conductive layer or plate.

-4-.- 2 075 77-4 -.- 2 075 77

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Messung der Dielektrizitätskonstante von plattenförmigen Dielektrika, insbesondere von Substratplatten für Streifenleitungsschaltungen erfolgt hauptsächlich nach folgenden Varianten:The measurement of the dielectric constant of plate-shaped dielectrics, in particular of substrate plates for stripline circuits, takes place mainly according to the following variants:

1. Herstellung eines mit dem unbekannten Dielektrikum gefüllten Hohlraumresonators durch allseitiges Metallisieren einer geeignet bemessenen Probe und Bestimmen der mittleren Dielektrizitätskonstante aus den zu messenden Werten Resonanzfrequenz und geometrische Abmessungen.1. Production of a cavity resonator filled with the unknown dielectric by metallizing a suitably dimensioned sample on all sides and determining the average dielectric constant from the values to be measured resonance frequency and geometric dimensions.

2. Aufbringen einer resonanzfähigen Streifenleiterstruktur auf eine einseitig metallisierte Substratplatte, wobei aus Abmessungen und Resonanzfrequenz(en) auf die wirksame Dielektrizitätskonstante zu schließen ist.2. Applying a resonant stripline structure on a one-sided metallized substrate plate, wherein from dimensions and resonant frequency (s) is close to the effective dielectric constant.

3. Anlegen einer plattenförmigen Probe (die nicht einseitig metallisiert sein muß) an die Koppelöffnung eines Resonators oder an das offene Ende einer Leitung, wobei aus der Messung der Resonanzfrequenzänderung des Resonators bzw. des Eingangsscheinwiderstandes oder des Reflexionsfaktors der Leitung auf die gesuchte Dielektrizitätskonstante zu schließen ist.3. Applying a plate-shaped sample (which need not be metalized one-sided) to the coupling opening of a resonator or to the open end of a line to close from the measurement of the resonant frequency change of the resonator or the Eingangsscheinwiderstandes or the reflection factor of the line to the sought dielectric constant is.

4. Einbringen einer plattenförmigen, nicht metallisierten dielektrischen Probe in den Zwischenraum eines geteilten dielektrischen Resonators, wobei aus der zu messenden Resonanzfrequenzänderung der Hq1.Schwingungsmode auf die gesuchte Dielektrizitätskonstante geschlossen wird,4. inserting a plate-shaped, non-metallized dielectric sample into the gap of a divided dielectric resonator, wherein from the measured resonant frequency change of the Hq 1 .Schungsungsmode is closed on the sought dielectric constant,

Nachteile dieser Varianten sindDisadvantages of these variants are

- die notwendige Herrichtung spezieller Meßproben (1. und 2.) oder- the necessary preparation of special measuring samples (1. and 2.) or

- die Tatsache, daß bei der Messung Feldverteilungen verwendetthe fact that field distributions are used in the measurement

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werden, die nicht ausreichend gut der im praktischen Einsatz des Substrates auftretenden Feldverteilung entsprechen (3. lind 4.), so daß eventuell auftretende Anisotropien zu Fehlern führen oderare not sufficiently well correspond to the field distribution occurring in the practical use of the substrate (3. lind 4.), so that any anisotropies may lead to errors or

- die relativ geringe Kopplung und damit .Anzeigeempfindlichkeit bei der Ankopplung an solche z. B. Hohlraumresonatoren, die eine erwünschte Feldverteilung ermöglichen.- The relatively low coupling and thus. Display sensitivity in the coupling to such z. B. cavity resonators that allow a desired field distribution.

Bei der vorgeschlagenen Lösung ist keine besondere Behandlung der Meßproben erforderlich, und die bei der Messung verwendete Feldverteilung entspricht weitgehend der bei der praktischen Anwendung, Eine angemessene Empfindlichkeit der Anzeige ist gewährleistet.In the proposed solution, no special treatment of the test samples is required, and the field distribution used in the measurement corresponds largely to the practical application, an adequate sensitivity of the display is ensured.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßwertwandler und ein dazu passendes Verfahren zu schaffen, mit denen es möglich ist, die komplexe Dielektrizitätskonstante und ihre Ortsabhängigkeit bzw. ihre Abweichung gegenüber einem Bezugswert auf einseitig metallisierten dielektrischen Platten zu messen.The invention has for its object to provide a transducer and a matching method, with which it is possible to measure the complex dielectric constant and its location dependence or its deviation from a reference value on one-sided metallized dielectric plates.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die einseitig metallisierte, plattenförmige Probe so an einen dielektrischen Resonator angekoppelt wird, daß die metallisierte Seite den einen Abschluß des resonanzfähigen Systems bildet und sich das zu untersuchende Dielektrikum in einem Gebiet maximaler elektrischer Längsfeldstärke E (vergleiche Bild 1) befindet. Als noch relativ einfacher und damit zweckmäßiger Schwingungstyp kann die Eq1.-Mode verwendet werden. Der damit im zu untersuchenden Dielektrikum erzeugte Feldverlauf entspricht weitgehend dem bei der praktischen Anwendung. Auf prinzipiell bekannte Weise und nach verschiedenen Varianten kann dann bei bekannter Dicke des Substrates aus der Änderung der Resonanzfrequenz der Eq11-Mode des Gesamtsystems gegenüber dem Fall einer aufgelegten Metallplatte auf die gesuchte Dielektrizitätskonstante geschlossen werden.According to the invention this object is achieved in that the one-sided metallized, plate-shaped sample is coupled to a dielectric resonator, that the metallized side forms the one conclusion of the resonant system and the dielectric to be examined in a region of maximum longitudinal electric field strength E (see Figure 1 ) is located. As a relatively simple and therefore suitable vibration type, the Eq 1. Mode can be used. The field profile thus generated in the dielectric to be examined largely corresponds to the practical application. In a manner known in principle and according to various variants, it is then possible to deduce the desired dielectric constant from the change in the resonant frequency of the Eq 11 mode of the overall system compared with the case of an applied metal plate, given a known thickness of the substrate.

Der bei praktischen Anwendungen nicht ganz zu vermeidendeNot quite avoidable in practical applications

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luftspalt zwischen dielektrischem Resonator und Probe führt je nach Qualität der beteiligten Oberflächen zu Schwankungen der Resonanzfrequenz. Dieser Nachteil kann gemildert bis beseitigt werden, indem mit Hilfe von drei kleinen Erhebungen definierter Höhe auf dem dielektrischen Resonator ein bekannter und damit in die Rechnung einbeziehrbarer Luftspalt so eingeführt wird, daß eine eindeutige, kippfreie Auflage des Substrates auf dem Resonator ermöglicht wird·The air gap between the dielectric resonator and the sample leads to fluctuations in the resonance frequency, depending on the quality of the surfaces involved. This disadvantage can be alleviated or eliminated by introducing a known air gap which can be included in the calculation with the aid of three small elevations of defined height on the dielectric resonator in such a way that a clear, tilt-free support of the substrate on the resonator is made possible.

Die Berechnung des Zusammenhangs zwischen Resonanzfrequenz und Dielektrizitätskonstante geschieht auf prinzipiell bekannte Weise mit den bei solchen Problemen der Feldtheorie üblichen Näherungen. Gleiches gilt sinngemäß für die Dimensionierung des Resonators und die dabei einzugehenden Kompromisse.The calculation of the relationship between the resonant frequency and the dielectric constant is done in a manner known in principle with the approximations usual in such field theory problems. The same applies mutatis mutandis to the dimensioning of the resonator and the compromises to be entered.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Prinzipskizze des Resonators und der Meßprobe. An eine auf einem üblichen Substrat (4) mit Metallisierung (1) befindliche Streifenleitung (5) wird ein dielektrischer Resonator (3) z. B.. als Leitungsdiskontinuität lose angekoppelt. Bei geeigneter Wahl seiner Dielektrizitätskonstante und seiner Abmessungen wird dabei die Eq11-Schwingungsmode angeregt, deren elektrische Feldlinien mit (6) angedeutet sind. Das zu untersuchende Substrat (2) mit der Metallisierung (1) wird in der gezeigten Weise auf den Resonator aufgesetzt. Die angedeuteten Erhebungen auf dem Resonator bestimmen den erwähnten definierten Luftspalt, Die Anschaltung der Anordnung an eine bekannte Meßschaltung zur Feststellung der Resonanzfrequenz erfolgt über die Streifenleitung (5).The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows a schematic diagram of the resonator and the test sample. On a on a conventional substrate (4) with metallization (1) located stripline (5) is a dielectric resonator (3) z. B .. loosely coupled as line discontinuity. With a suitable choice of its dielectric constant and its dimensions, the Eq 11 oscillation mode is excited, whose electric field lines are indicated by (6). The substrate to be examined (2) with the metallization (1) is placed in the manner shown on the resonator. The indicated elevations on the resonator determine the mentioned defined air gap, the connection of the arrangement to a known measuring circuit for detecting the resonance frequency via the strip line (5).

Claims (2)

-S- 207577 Erfindungsanspruch-S- 207577 claim for invention 1· Verfahren zur Messung der komplexen Dielektrizitätskonstanten von einseitig metallisierten dielektrischen Platten mit Hilfe dielektrischer Resonatoren, dadurch gekennzeichnet, daß in einem geeigneten dielektrischen Resonator (3) die E011-Schwingungsmode angeregt wird, die zu untersuchende einseitig metallisierte Platte in der im Bild 1 skizzierten Weise auf den dielektrischen Resonator aufgelegt wird und aus der gemessenen Resonanzfrequenzänderung gegenüber dem Pail einer aufgelegten Metallplatte auf die gesuchte Dielektrizitätskonstante .geschlossen wird.Method for measuring the dielectric constants of dielectrically metallised dielectric plates with the aid of dielectric resonators, characterized in that the E 011 oscillation mode is excited in a suitable dielectric resonator (3), the single-sided metallized plate to be examined in the one sketched in FIG Is placed on the dielectric resonator and is closed from the measured resonance frequency change against the Pail an applied metal plate on the sought dielectric constant. 2. Meßwertwandler nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Einhaltung eines definierten Luftspaltes zwischen dielektrischem Resonator (3) und zu untersuchender Platte (2) drei kleine· definierte Erhebungen aus Dielektrikum auf dem dielektrischen Resonator angebracht und als Auflagepunkte für die Platte (2) verwendet werden.2. A transducer according to item 1, characterized in that for maintaining a defined air gap between the dielectric resonator (3) and the plate to be examined (2) three small defined elevations of dielectric mounted on the dielectric resonator and as support points for the plate (2) be used. Jiieizu /\ Seite ZeichnungJiieizu / \ page drawing
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4342505C1 (en) * 1993-12-08 1995-04-27 Stange Gerd Method and device for measuring the dielectric constant of sample materials
DE19500559A1 (en) * 1995-01-11 1996-07-18 Abstron Instr Gmbh Sensor for transducing dielectrical material properties into electrical parameters

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4342505C1 (en) * 1993-12-08 1995-04-27 Stange Gerd Method and device for measuring the dielectric constant of sample materials
DE19500559A1 (en) * 1995-01-11 1996-07-18 Abstron Instr Gmbh Sensor for transducing dielectrical material properties into electrical parameters

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