JPH11271241A - 誘電率および透磁率の測定方法 - Google Patents

誘電率および透磁率の測定方法

Info

Publication number
JPH11271241A
JPH11271241A JP7403698A JP7403698A JPH11271241A JP H11271241 A JPH11271241 A JP H11271241A JP 7403698 A JP7403698 A JP 7403698A JP 7403698 A JP7403698 A JP 7403698A JP H11271241 A JPH11271241 A JP H11271241A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resonator
magnetic material
cylindrical body
magnetic
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7403698A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3580695B2 (ja
Inventor
Akira Nakayama
明 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP07403698A priority Critical patent/JP3580695B2/ja
Publication of JPH11271241A publication Critical patent/JPH11271241A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3580695B2 publication Critical patent/JP3580695B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】作製が容易な形状の被測定試料を使用し、外部
静磁界を印加することなく、フェライト等の磁性材料の
高周波における誘電率と透磁率を容易に、且つ高精度に
測定するための方法を提供する。 【解決手段】所定の高さL1 、直径a1 を有する磁性材
料から成る円柱体6の上下端面を所定の大きさを有する
2枚の導体板7、8で挟持した第1の共振器4と、所定
の高さL2 、外径b1 、内径b2 を有し、円柱体6と同
一材料から成る円筒体9の上下端面を所定の大きさを有
する2枚の導体板10、11で挟んで第2の共振器5を
形成し、第1共振器4および第2共振器5により生成さ
れたTE011 の共振波形から共振周波数f1 、f2 を測
定し、このf1 、f2 から、磁性材料と空気(真空)の
境界で成立する電磁界の境界条件に基づき、磁性材料の
誘電率と透磁率を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波領域におけ
るアイソレータ等に用いられるフェライトなどの磁性材
料の誘電率と透磁率を測定するための方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、移動体通信の普及により高周波回
路で使用される、フェライト等の磁性材料から構成され
るアイソレータ等が盛んに開発、製造されている。従っ
て、磁性材料の高周波領域における誘電率と透磁率を高
能率且つ高精度に測定する方法が求められている。
【0003】高周波における磁性材料の誘電率と透磁率
を測定する標準的な方法としては、JIS規格(JIS
−C−2565)に定められている。図3は、このJI
Sにより規格化されたマイクロ波における誘電率の測定
方法を説明するためのもので、使用する空洞共振器31
と被測定試料32と測定系との結合口33を示してい
る。この空洞共振器31は、図3に示すように、金属か
ら成る円筒形状の空洞共振器31の中心部に、所定の直
径xを有する棒状の被測定試料32を配置された構造か
らなり、この空洞共振器31により生成された共振周波
数から誘電率を測定するものである。
【0004】このように上記の測定方法においては、被
測定試料32は、細い棒状体からなることが必要であ
り、例えば、8〜12GHzの周波数で測定する場合、
直径1.4mm、長さ16.62mm以上の棒状体から
なることが必要である。さらに、このJIS規格によれ
ば、共振周波数の測定中に、被測定試料32の軸方向に
通常4×105 A/m以上の外部静磁界を加える必要が
ある。
【0005】同様に、JIS−C−2565に規定され
たマイクロ波における透磁率の測定法でも、上記と同様
に細い棒状体からなることが必要である。例えば、8〜
12GHzの周波数で測定する場合、直径1mm以下、
長さ22.9mm以上の棒状体からなることが必要であ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
測定方法によれば、誘電率、透磁率のいずれの測定にお
いても、非常に細い棒状体の被測定試料を作製する必要
があり、このような細い試料の作製は困難であった。ま
た、被測定試料の形状における寸法誤差により誘電率と
透磁率の測定精度が低くなるという問題があった。
【0007】さらに、共振周波数の測定中に、被測定試
料の軸方向に外部静磁界を加える必要があるために、別
途、磁界発生装置が必要であり、測定システムが全体と
して大がかりで高価なものになり、測定工程も複雑にな
るという問題があった。
【0008】従って、本発明は上述の課題を解決し、作
製が容易な形状の被測定試料を使用し、外部静磁界を印
加することなく、フェライト等の磁性材料の高周波にお
ける誘電率と透磁率を容易に、且つ高精度に測定するた
めの方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
に対して検討を重ねた結果、作製が容易な特定形状の2
つの被測定試料を作製し、それぞれについて共振周波数
を求め、得られた2つの共振周波数に基づき、誘電率と
透磁率を算出することにより、上記の目的が達成される
ことを見いだした。
【0010】即ち、本発明の誘電率および透磁率の測定
方法は、所定の高さL1 、直径a1を有する磁性材料か
ら成る円柱体の上下端面を、所定の大きさを有する2枚
の導体板で挟持して第1の共振器を形成し、該第1の共
振器により生成されたTE011 モードの共振波形から共
振周波数f1 を測定し、所定の高さL2 、外径b1 、内
径b2 を有する、前記円柱体と同一材料からなる磁性材
料から成る円筒体の上下端面を、所定の大きさを有する
2枚の導体板で挟んで第2の共振器を形成し、該第2の
共振器により生成されたTE011 モードの共振波形から
共振周波数f2を測定し、前記共振周波数f1 、f2
基づき、前記磁性材料の誘電率及び透磁率を算出するこ
とを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の測定方法におけ
る測定システムの全体構成の一実施例を示すブロック図
である。図1によれば、シンセサイズドスイーパー1か
ら出力されたマイクロ波信号は、2つに分割され、一方
は基準用としてネットワークアナライザー2に入力され
る。他方は、誘電率透磁率測定用共振器3に入力され、
透過した信号がネットワークアナライザー2に入力され
るように構成される。
【0012】次に、本発明の誘電率と透磁率の測定方法
とその原理について図2を用いて説明する。本発明の測
定方法によれば、いずれも同じ被測定試料となるフェラ
イト等の磁性材料によって、図2(a)に示されるよう
に、磁界が円柱体の中に集中することにより相対的に透
磁率に対する共振周波数の依存性が大きくなる、TE
011 モード円柱共振器4と、図2(b)に示されるよう
に、磁界の一部が中空円筒体の中空部に分布することに
より、相対的に透磁率に対する共振周波数の依存性が小
さくなる、TE011 モード中空円筒共振器5を作製す
る。
【0013】図2(a)の円柱共振器4は、所定の高さ
1 、直径a1 を有する磁性材料から成る円柱体6の上
下端面を、所定の大きさを有する2枚の導体板7、8で
挟持した構造からなる。一方、図2(b)の中空円筒共
振器5は、所定の高さL2 、外径b1 、内径b2 を有す
る円筒体9の上下端面を、所定の大きさを有する2枚の
導体板10、11で挟持した構造からなる。
【0014】本発明によれば、上記の円柱共振器4を用
いて、TE011 モードの共振波形から共振周波数f1
測定する。また、同様に上記中空円筒共振器5を用い
て、TE011 モードの共振波形から共振周波数f2 を測
定する。
【0015】この時、共振周波数f1 とf2 が近似する
ように、円柱共振器4における円柱体6の高さL1 、直
径a1 、中空円筒共振器5における中空円筒体9の高さ
2、外径b1 、内径b2 の寸法を設計することが望ま
しい。
【0016】このようにして、測定された2つの共振器
による共振周波数f1 とf2 から、以下のようにして誘
電率と透磁率を計算する。計算にあたっては、磁性体と
空気または真空の境界で成立する電磁界の境界条件より
導かれる下記数1、数2の式(1)乃至(8)に基づき
算出する。
【0017】まず、測定された共振周波数f1 を下記数
1の式(2)(3)へ代入し、さらに式(2)(3)の
q,pを式(1)に代入する。次に、測定された共振周
波数f2 を下記数2の式(6)(7)(8)式へ代入
し、さらに式(6)(7)のs、tを式(4)へ代入
し、式(7)(8)のt、uを式(5)へ代入する。
【0018】最後に、式(1)(4)(5)を誘電率
ε、透磁率μ、Dを未知パラメータとする連立方程式と
して解き、最終的に誘電率εおよび透磁率μを算出する
ことができる。
【0019】尚、数1及び数2中、μは磁性材料の透磁
率、μ0 は真空の透磁率、εは磁性材料の誘電率、ε0
は真空の誘電率、ω1 とω2 は共振角周波数であって、
ω1=2πf1 、ω2 =2πf2 である。J0 、K0
0 、N0 はそれぞれ0次の第1種ベッセル関数、第2
種変形ベッセル関数、第1種変形ベッセル関数、第2種
ベッセル関数であって、J0'、K0'、I0'、N0'はそれ
らの微分関数である。また、共振周波数f1 、f2 は、
近接しているので、f1 〜f2 の周波数における誘電率
と透磁率は周波数に依存しないものと仮定する。
【0020】
【数1】
【0021】
【数2】
【0022】
【実施例】次に、YIGフェライトからなる磁性材料の
誘電率と透磁率の測定結果の一例を表1に示す。尚、表
1において、比誘電率ε’は被測定試料の誘電率εを真
空の誘電率ε0 で除したパラメータ、比透磁率μ’は被
測定試料の透磁率μを真空の透磁率μ0 で除したパラメ
ータである。また、比誘電率ε’、比透磁率μ’の測定
誤差は共振周波数の測定誤差より求めた。
【0023】
【表1】
【0024】表1の結果から明らかなように、1GHz
以上のマイクロ波においては、比透磁率μ’が1となる
理論に合致しており、また、比誘電率ε’は、YIGフ
ェライトのマイクロ波用の一般的比誘電率15(「4.
磁性材料セラミクス」 桜井良文ら編集、昭和61年1
1月30日発行、オーム社)とよく一致していることが
わかる。また、本発明の測定方法によれば、比誘電率
ε’、比透磁率μ’の測定相対誤差は1%以下となり、
高精度な測定結果を得ることができた。
【0025】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の比誘電率、
比透磁率の測定方法によれば、円柱と中空円筒形状の試
料を用いるので、試料作製が容易であり、寸法誤差によ
る測定精度の低下も起こりにくい。また、外部静磁界を
印加する必要がないので、測定システムが構築しやす
く、測定工程も単純になり、結果として、フェライト等
の磁性材料の高周波における誘電率と透磁率を高精度に
測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における磁性材料の誘電率と透磁率の測
定システムの全体構成を示すブロック図である。
【図2】本発明において用いられる共振器の構造を示す
図である。
【図3】JIS規格に規定された磁性材料の誘電率の測
定方法で用いられる共振器の構造を示す図である。
【符号の説明】
1 シンセサイズドスイーパー 2 ネットワークアナライザー 3 共振器 4 円柱共振器 5 中空円筒共振器 6 円柱体 7,8,10,11 導体板 9 中空円筒体
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年5月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】
【数1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】
【数2】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の高さL1 、直径a1 を有する磁性材
    料から成る円柱体の上下端面を、所定の大きさを有する
    2枚の導体板で挟持した第1の共振器と、所定の高さL
    2 、外径b1 、内径b2 を有する、前記円柱体と同一の
    磁性材料から成る円筒体の上下端面を、所定の大きさを
    有する2枚の導体板で挟んで第2の共振器を形成し、前
    記第1の共振器および前記第2の共振器により生成され
    たTE011 モードの共振波形から共振周波数f1 、f2
    を測定し、該共振周波数f1 、f2 から、磁性材料と空
    気の境界で成立する電磁界の境界条件に基づき、前記磁
    性材料の誘電率を算出することを特徴とする誘電率の測
    定方法。
  2. 【請求項2】所定の高さL1 、直径a1 を有する磁性材
    料から成る円柱体の上下端面を、所定の大きさを有する
    2枚の導体板で挟持した第1の共振器と、所定の高さL
    2 、外径b1 、内径b2 を有する、前記円柱体と同一の
    磁性材料から成る円筒体の上下端面を、所定の大きさを
    有する2枚の導体板で挟んで第2の共振器を形成し、前
    記第1の共振器および前記第2の共振器により生成され
    たTE011 モードの共振波形から共振周波数f1 、f2
    を測定し、該共振周波数f1 、f2 から、磁性材料と空
    気の境界で成立する電磁界の境界条件に基づき、前記磁
    性材料の透磁率を算出することを特徴とする透磁率の測
    定方法。
JP07403698A 1998-03-23 1998-03-23 誘電率および透磁率の測定方法 Expired - Fee Related JP3580695B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07403698A JP3580695B2 (ja) 1998-03-23 1998-03-23 誘電率および透磁率の測定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07403698A JP3580695B2 (ja) 1998-03-23 1998-03-23 誘電率および透磁率の測定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11271241A true JPH11271241A (ja) 1999-10-05
JP3580695B2 JP3580695B2 (ja) 2004-10-27

Family

ID=13535539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07403698A Expired - Fee Related JP3580695B2 (ja) 1998-03-23 1998-03-23 誘電率および透磁率の測定方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3580695B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005308716A (ja) * 2004-03-24 2005-11-04 Kyocera Corp 電磁気的物性値の測定方法
JP2006177868A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Kyocera Corp 電磁気的物性値測定法
JP2006258451A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Micro Denshi Kk マイクロ波を利用した誘電率の測定方法とその測定装置
US7567015B2 (en) * 2006-03-03 2009-07-28 Industrial Technology Research Institute Composite mode transducer and cooling device having the composite mode transducer
JP2011232152A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Kyocera Corp 厚さ測定方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005308716A (ja) * 2004-03-24 2005-11-04 Kyocera Corp 電磁気的物性値の測定方法
JP2006177868A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Kyocera Corp 電磁気的物性値測定法
JP2006258451A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Micro Denshi Kk マイクロ波を利用した誘電率の測定方法とその測定装置
JP4710082B2 (ja) * 2005-03-15 2011-06-29 ミクロ電子株式会社 マイクロ波を利用した誘電率の測定方法とその測定装置
US7567015B2 (en) * 2006-03-03 2009-07-28 Industrial Technology Research Institute Composite mode transducer and cooling device having the composite mode transducer
JP2011232152A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Kyocera Corp 厚さ測定方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3580695B2 (ja) 2004-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Glisson et al. Evaluation of modes in dielectric resonators using a surface integral equation formulation
US4446429A (en) Microwave resonator
Chen et al. Amendment of cavity perturbation method for permittivity measurement of extremely low-loss dielectrics
JP2005062152A (ja) 誘電体の複素誘電率の測定方法及び測定装置
Chen et al. A frequency synthesizer based microwave permittivity sensor using CMRC structure
CN109521079B (zh) 一种多频点材料测试系统及方法
JP3691812B2 (ja) 共振器を用いて複素誘電率を測定する方法および前記方法を実施する装置
JPH11271241A (ja) 誘電率および透磁率の測定方法
JP4628116B2 (ja) 導電率測定方法
JP4518680B2 (ja) 誘電定数測定法
JP4035024B2 (ja) 誘電定数測定法
JP3532069B2 (ja) 表面抵抗の測定方法
Stockhausen et al. Concerning measurements of high complex permittivity by the resonator perturbation method
Guillon et al. TM/sub 01p/Tubular and Cylindrical Dielectric Resonator Mode
Shimizul et al. Accurate interface conductivity measurement technique for a copper-clad dielectric substrate using a substrate sandwiched dielectric rod resonator
Thompson et al. Analysis and design of a re-entrant microwave cavity for the characterisation of single wheat grain kernels
Obrzut et al. Input impedance of a coaxial line terminated with a complex gap capacitance-numerical and experimental analysis
JPH06308177A (ja) 誘電定数の測定装置及びその測定方法
JPH11125606A (ja) 導波装置及び電気特性測定装置
JP3204366B2 (ja) 導波装置及び誘電特性測定装置
JPH09257851A (ja) 導波装置、電気特性測定装置及び電気特性測定方法
JPH0460228B2 (ja)
Weiss et al. Dielectric constant evaluation of insulating materials: an accurate, practical measurement system
Kelly et al. Cylindrical re‐entrant cavity resonator design using finite‐element simulation
Daleiden et al. Development and characterisation of a ceramic HF-resonator for the MR-tomography

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Effective date: 20040706

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Effective date: 20040720

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080730

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 4

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080730

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 5

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090730

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090730

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 6

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100730

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 6

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100730

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 7

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110730

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 8

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120730

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees