KR0180584B1 - System for measuring the permittivity and permeability of materials - Google Patents

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KR0180584B1
KR0180584B1 KR1019950019405A KR19950019405A KR0180584B1 KR 0180584 B1 KR0180584 B1 KR 0180584B1 KR 1019950019405 A KR1019950019405 A KR 1019950019405A KR 19950019405 A KR19950019405 A KR 19950019405A KR 0180584 B1 KR0180584 B1 KR 0180584B1
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Abstract

본 발명은 3위치 반사 투과법에 의해 홀더내의 시료 위치에 무관하게 유전율과 투자율을 측정할수 있는 유전율/투자율 측정 장치에 관한 것으로, 구형 도파관, 원형 도파관, 동축 에어라인과 같은 시료 홀더내에 시료를 장착한후 시료를 3위치로 이동시키면서 각 위치에서 산란계수를 측정하고, 이들 측정치의 ABCD 행렬값을 연산하여 동치 변환 행렬로 만든 뒤 트레이스를 이용하여 시료의 유전율과 투자율을 검출하되, 시료의 유전율만을 검출할 경우 하나의 시료를 3위치로 이동시키면서 측정한 산란 계수를 이용하여 유전율을 검출하고, 시료의 유전율과 투자율을 검출할 경우 길이가 다른 두 개의 시료를 3위치로 이동시키면서 측정한 산란 계수를 이용하여 시료의 유전율과 투자율을 검출하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a dielectric constant / permeability measuring device that can measure the dielectric constant and permeability irrespective of the sample position in the holder by the three-position reflection transmission method, the sample is mounted in a sample holder such as a rectangular waveguide, a circular waveguide, a coaxial air line After moving the sample to three positions, measure the scattering coefficient at each position, calculate the ABCD matrix values of these measurements to make the equivalence transformation matrix, and use the trace to detect the dielectric constant and permeability of the sample. In the case of detection, the dielectric constant is detected using the scattering coefficient measured while moving one sample to three positions, and when the permittivity and permeability of the sample are detected, the scattering coefficient measured while moving two different samples to three positions is measured. It is characterized by detecting the dielectric constant and permeability of the sample by using.

Description

시료의 유전율 측정장치 및 시료의 유전율/투자율 측정장치Dielectric constant measuring device of sample and Dielectric constant / permeability measuring device of sample

제1도는 본 발명의 3 위치 반사 투과법을 설명하기 위하여 전체 시스템을 모델링한 도면.1 is a model of the whole system to explain the three-position reflection transmission method of the present invention.

제2도와 제4도는 본 발명의 3위치 반사 투과법을 사용하여 시료의 유전율과 투자율을 측정하기 위해서 홀더내에 장착된 시료의 단면을 나타낸 단면도.2 and 4 are cross-sectional views showing a cross section of a sample mounted in a holder for measuring the dielectric constant and permeability of the sample using the 3-position reflective transmission method of the present invention.

제3도는 본 발명의 3위치 반사 투과법에 의해 시료의 유전율을 측정하기 위한 상세 구성도.3 is a detailed configuration diagram for measuring the dielectric constant of a sample by the three-position reflection transmission method of the present invention.

제5도는 본 발명의 3위치 반사 투과법에 의해 시료의 유전율과 투자율을 측정하기 위한 상세 구성도.5 is a detailed configuration diagram for measuring the dielectric constant and permeability of the sample by the three-position reflection transmission method of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

31, 51, 52 : 측정 시료 홀더부 32, 53, 54 : 3위치 산란 계수 측정부31, 51, 52: measurement sample holder 32, 53, 54: three-position scattering coefficient measuring unit

33, 55 : 시료 길이 입력부 34, 56 : 시료 홀더 종류 입력부33, 55: sample length input unit 34, 56: sample holder type input unit

35, 57 : 시료 홀더 크기 입력부 36, 58 : 연산부35, 57: sample holder size input unit 36, 58: calculation unit

본 발명은 초고주파 대역(300MHz-30GHz)에서 저손실 시료의 유전율 및 투자율을 측정하기 위한 유전율 측정 장치 및 유전율/투자율 측정 장치에 관한 것으로, 특히 3위치에서의 산란 계수를 측정하여 시료의 유전율을 측정하는 유전율 측정장치와, 유전율 및 투자율을 한꺼번에 측정하는 유전율/투자율 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dielectric constant measuring device and a dielectric constant / permeability measuring device for measuring the dielectric constant and permeability of a low loss sample in the ultra-high frequency band (300MHz-30GHz), in particular to measure the dielectric constant of the sample by measuring the scattering coefficient at three positions The present invention relates to a dielectric constant measuring device and a dielectric constant / permeability measuring device for simultaneously measuring dielectric constant and permeability.

일반적으로 저손실 물질의 유전율 측정은 공진기 방법을 사용한다. 그러나 공진기 방법은 하나의 공진기로써 측정할수 있는 주파수 대역이 매우 한정되어 있고 정확한 주파수의 정보도 없으며 유전율이 근사식으로부터 유도되어 정확도에 한계가 있다는 단점이 있다.In general, the dielectric constant of low loss materials is measured using the resonator method. However, the resonator method has a disadvantage in that the frequency band that can be measured by one resonator is very limited, there is no accurate frequency information, and the dielectric constant is derived from an approximation equation, which limits the accuracy.

유전율을 측정하기 위한 또다른 방법으로는 한종류의 시료를 길이가 다르게 세 개를 제작한 후 반사 계수와 투과 계수를 측정하여 저손실 물질의 유전율을 측정하는 방법도 있다. 그러나 세 개의 시료를 제작해야 하는 어려움이 있다. 또한 종래의 반사 투과법은 시료의 위치 오차가 측정 결과에 매우 큰 영향을 미치지만 측정이 이루어지고 있는 동안 홀더내의 시료의 정확한 위치를 알기가 쉽지 않다.Another method for measuring the dielectric constant is to measure the dielectric constant of low-loss materials by making three samples of different lengths and measuring the reflection and transmission coefficients. However, there are difficulties in producing three samples. In addition, the conventional reflection transmission method has a very large influence on the measurement result, but it is not easy to know the exact position of the sample in the holder while the measurement is being made.

따라서 본 발명의 제1목적은 3위치 반사 투과법에 의해 하나의 시료를 사용하되 홀더내의 시료 위치에 무관하게 유전율과 투자율을 측정할수 있는 유전율 측정 장치, 및 유전율/투자율 측정 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, a first object of the present invention is to provide a dielectric constant measuring device and a dielectric constant / permeability measuring device capable of measuring dielectric constant and permeability regardless of the position of a sample in a holder by using one sample by three-position reflection transmission method. There is this.

또한, 본 발명의 제2목적은 연결단자의 불연속과 홀더의 자체 손실에 영향을 받지 않으며 회로망 분석기의 오차 보정 오류에서 발생할수 있는 측정 오차를 제거할수 있는 유전율 측정 장치, 및 유전율/투자율 측정 장치를 제공함에 그 목적이 있다.In addition, the second object of the present invention is a dielectric constant measuring device, and a dielectric constant / permeability measuring device which is not affected by the discontinuity of the connection terminal and the loss of the holder itself and can eliminate the measurement error that may occur in the error correction error of the network analyzer. The purpose is to provide.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 구형 도파관, 원형 도파관, 동축 에어라인과 같은 시료 홀더내에 시료를 장착한후 시료를 3위치로 이동시키면서 각 위치에서 산란계수를 측정하고, 이들 측정치의 ABCD 행렬값을 연산하여 동치 변환 행렬로 만든 뒤 트레이스를 이용하여 시료의 유전율과 투자율을 검출하되, 시료의 유전율만을 검출할 경우 하나의 시료를 3위치로 이동시키면서 측정한 산란 계수를 이용하여 유전율을 검출하고, 시료의 유전율과 투자율을 검출할 경우 길이가 다른 두 개의 시료를 3위치로 이동시키면서 측정한 산란 계수를 이용하여 시료의 유전율과 투자율을 검출하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention mounts a sample into a sample holder such as a spherical waveguide, a circular waveguide, and a coaxial air line, and then measures the scattering coefficient at each position while moving the sample to three positions. Calculate the dielectric constant and permeability of the sample using traces, but detect the permittivity using the scattering coefficients measured by moving one sample to three positions if only the dielectric constant of the sample is detected. When the dielectric constant and permeability of the sample are detected, the dielectric constant and permeability of the sample are detected by using scattering coefficients measured while moving two samples having different lengths to three positions.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 3 위치 반사 투과법을 설명하기 위하여 전체 시스템을 모델링한 도면이고, 제2도는 3위치 반사 투과법을 사용하여 시료의 유전율을 측정하기 위해서 홀더내에 장착된 시료의 단면을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a model of the entire system for explaining the three-position reflection transmission method according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a sample mounted in the holder to measure the dielectric constant of the sample using the three-position reflection transmission method It is a figure which shows the cross section of.

먼저, 임의의 물질의 복소 유전율을 측정하기 위하여 디스크 형태로 제작된 시료(11a)를 제1도와 같이 측정 시료 홀더(12)내에 장착하면, 시료로 채워진 부분의 ABCD행렬A sam 과 입출력단의 ABCD행렬 X, Y로 모델링(modelling) 될수 있다.First, in order to measure the complex dielectric constant of an arbitrary material, a sample 11a manufactured in the form of a disk is mounted in the measurement sample holder 12 as shown in FIG. 1, and then the ABCD matrix A sam of the portion filled with the sample and the ABCD of the input / output stage are mounted. Can be modeled by matrices X and Y.

즉, 회로망 분석기를 사용하여 시료의 산란 계수를 측정하여 이를 ABCD행렬로 변환할 경우, 산란 계수를 ABCD행렬로 변환한 값M sam 은(제1식)과 같이 표현될수 있는 것이다.That is, when the scattering coefficient of the sample is measured using a network analyzer and converted into the ABCD matrix, the value M sam converted from the scattering coefficient into the ABCD matrix can be expressed as (Formula 1).

또한 측정 시료가 균일하고(homogeneous) 선형적이며, 산란 계수 측정에 이용되는 전자기파의 주파수가 시료 홀더내에서 단일 모드만이 전송되는 조건이 만족되면 길이가 d인 시료의 ABCD행렬A sam 은 (제2식)과 같이 표현될수 있다.Also, if the measured sample is homogeneous and linear, and the condition that the frequency of the electromagnetic wave used to measure the scattering coefficient is transmitted only in the single mode in the sample holder is satisfied, then the ABCD matrix A sam of length d is ( 2).

이때 γ은 시료 홀더의 측정 시료의 내부 전파 상수이고, Z는 특성 임피던스이 다.Is the internal propagation constant of the measurement sample of the sample holder, and Z is the characteristic impedance.

또한 입력단의 ABCD 행렬 X와 출력단의 ABCD 행렬 Y는 제1도에 나타난 바와 같이 시료 홀더의 공기 부분(13, 14)과 회로망 분석기(도면에 도시되지 않았음)의 주파수 혼합기 변환 손실등의 영향을 포괄적으로 포함한다.In addition, the ABCD matrix X of the input stage and the ABCD matrix Y of the output stage have influences such as the frequency mixer conversion loss of the air portions 13 and 14 of the sample holder and the network analyzer (not shown) as shown in FIG. Include comprehensively.

따라서, 본 발명은 제2도 (a)(b)(c)에 각각 나타난 바와 같이 길이가 d인 시료를 시료 홀더내의 임의의 위치에 장착한후 시료의 위치를 이동시키면서 각 위치의 산란 계수를 측정하여, 각 산란 계수를 ABCD 행렬로 변환한 뒤 시료의 유전율을 결정하는 식을 도출함으로서 시료의 유전율을 검출한다.Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 2 (a) (b) (c), the scattering coefficient of each position is measured while the sample having the length d is mounted at an arbitrary position in the sample holder and the sample is moved. The dielectric constant of the sample is detected by converting each scattering coefficient into an ABCD matrix and deriving an equation for determining the dielectric constant of the sample.

즉, 제2도 (a)와 같이 시료(11a)를 시료 홀더(12)의 임의의 위치(a)에 장착한 뒤 산란 계수를 측정하여 ABCD행렬M p 1을 검출하고, 제2도 (b)와 같이 시료(11a)를l 1만큼 이동 시킨 뒤l 1만큼 이동된 위치(b)에서 산란 계수를 측정하여 ABCD 행렬M p 2를 검출하며, 제2도 (c)와 같이 시료(11a)를l 2만큼 이동 시킨 뒤l 2만큼 이동된 위치(b)에서 산란 계수를 측정하여 ABCD 행렬M p 3를 검출함으로서 3위치에서의 측정값에 의해 시료의 유전율을 결정하는 식을 도출하는 것이다.That is, as shown in FIG. 2A, the sample 11a is mounted at an arbitrary position a of the sample holder 12, and then scattering coefficients are measured to detect the ABCD matrix M p 1 , and FIG. ) And move the sample 11a by l 1 , measure the scattering coefficient at the position (b) moved by l 1 , and detect the ABCD matrix M p 2 , as shown in FIG. a l to derive a formula for determining the dielectric constant of the sample by the measurement value in the third position 2 after moved by measuring the scattering coefficient at l 2 the position (b) moves by detecting an ABCD matrix M p 3.

이때, 측정된 산란 계수들이 ABCD 행렬로 변환된M p 1,M p 02, M p 03은 각각 (제3식), (제4식), (제5식)과 같이 나타낼수 있다.In this case, the measured scattering coefficients M p 1 , M p 02, and M p 03 converted into ABCD matrices may be represented by Equation 3, Equation 4, and Equation 5, respectively.

Aair,: 시료의 위치(a)와 시료의 위치(b)차, 즉 길이가 l1인 공기의 ABCD 행렬A air , = ABCD matrix of air of length l 1 , the difference between the position (a) and the position (b) of the sample

Aair,: 시료의 위치(b)와 시료의 위치(c)차, 즉 길이가 l2인 공기의 ABCD 행렬A air , Is the ABCD matrix of air of length l 2 , the difference between the position (b) and the position (c) of the sample.

X : 시료가 각각의 위치(a,b,c)에 있을때 입력단의 ABCD 행렬X: ABCD matrix of input stage when sample is in each position (a, b, c)

Y : 시료가 각각의 위치(a,b,c)에 있을대 출력단의 ABCD 행렬Y: ABCD matrix of output stage when sample is in each position (a, b, c)

측정에서 구해진 ABCD 행렬M p 1에 측정에서 구해진 ABCD 행렬M p 2의 역행렬인을 곱하면 다음과 같은 식을 얻을수 있다(제6식).The ABCD matrix M p 1 obtained from the measurement is the inverse of the ABCD matrix M p 2 obtained from the measurement. Multiplying gives the following equation (Equation 6).

또한 측정값M p 01의 역행렬을 곱하고, 측정값M p 2을 곱하면 다음과 같은 식을 얻을수 있다(제7식, 제8식)In addition to the measured value M p 01 Multiply the inverse of, and measure M p 2 If you multiply by, you get the following equation (Equation 7, Eight)

이때 (제6식)에서 행렬은 동치 변환(similar transform)의 관계가 있다. 마찬가지로 (제7식)에서 행렬도 동치 변환 관계가 성립되며 (제8식)에서 행렬와 행렬도 동치 변화 관계가 성립된다.Where matrix (6) Is related to the equivalent transform. Similarly in matrix (7) The equivalence transformation relationship is established and the matrix in (8) And matrix Equivalence change relations are established.

그리고 동치 변환을 이루는 두 개의 사이에는 각 행렬의 대각선 합으로 정의되는 트레이스가 같은 성질이 있다. 따라서 동치 변환 행렬의 성질에 의하여 행렬의 대각선 성분의 합인 트레이스(trace)가 같다. 또한 행렬의 트레이스도 일치하며, 행렬의 트레이스도 일치한다.In addition, the traces defined by the diagonal sum of each matrix have the same property between the two that constitute the equivalence transformation. Therefore, by the nature of the equivalence transformation matrix, The trace, which is the sum of the diagonal components of, is equal. Also a matrix Also matches the trace of, Also traces.

따라서 (제2식)에 표현된 시료 ABCD 행렬의 각 성분을 이용하여 이들 행렬의 각 트레이스를 구할수 있으며, (제6식), (제7식), (제8식)에서 동치 변환을 이루는 각 행렬들의 트레이스를 정리하면 (제9식), (제10식), (제11식)과 같다.Therefore, by using each component of the sample ABCD matrix expressed in Equation 2, Each trace of can be found, and the traces of each matrix forming the equivalence transformation in (Equation 6), (Equation 7) and (Equation 8) can be summarized as (Equation 9), (Equation 10), ( 11).

이때 상기한 d는 쉽게 검출할수 있는 값이며, (제9식)과 (제10식) 및 (제11식)을 조합하여 정리하면 다음과 같은 위치 정보식을 얻을수 있다(제12식).In this case, d is a value that can be easily detected. When the combination of (Formula 9), (Formula 10) and (Formula 11) is put together, the following position information equation can be obtained (Formula 12).

따라서 상기 (제12식)을 (제9식)에 대입하면 다음과 같은 식을 얻을수 있다(제13식).Therefore, by substituting the twelfth formula into the ninth formula, the following formula can be obtained (formula 13).

또한 상기한 변수β 0,β S,Ζ 0,Ζ S는 시료 홀더에 따라 각각 다음과 같이 정의된다.In addition, the above-mentioned variables β 0 , β S , Ζ 0 , Ζ S are defined as follows depending on the sample holder.

i) 측정 시료 홀더가 구형 도파관일 경우i) When the measuring sample holder is a spherical waveguide

상기한 (제15식) 및 (제16식)에서ω와 k는 쉽게 검출할수 있는 값이고,c 0는 공지된 값이며, μr은 비자성 시료일 경우 1이다.In (15) and (16), ω and k are easily detectable values, c 0 is a known value, and μ r is 1 for a nonmagnetic sample.

따라서 상기한 (제15식) 및 (제16식)을 (제13식)에 대입하면 (제13식)에서 알 수 없는 값은 시료의 비유전율(εr)만 남게된다.Therefore, when (15) and (16) are substituted into (13), an unknown value in (13) leaves only the relative dielectric constant (ε r ) of the sample.

그러므로 측정 시료 홀더(12)가 구형 도파관일 경우, (제14식), (제15식)을 (제13식)에 대입한후 비전율을 수치 해석적으로 풀면 시료의 비유전율을 검출할수 있게 되고, (제9식)에서 시료의 위치와 관련된 sin2(β 0 l 1)을 (제12식)의 우변항으로 대치함으로서 시료의 위치에 무관하게 비유전율을 검출함으로써 시료 홀더내의 시료 오차에 의한 측정 오차가 발생하지 않게된다.Therefore, if the measuring sample holder 12 is a spherical waveguide, the relative dielectric constant of the sample can be detected by substituting (14) and (15) into (13) and solving the numerical rate numerically. In the equation (9), sin 2 ( β 0 l 1 ) related to the sample position is replaced with the right side term of the equation (12) to detect the relative dielectric constant irrespective of the position of the sample, thereby reducing the sample error in the sample holder. Measurement error does not occur by.

2) 측정 시료 홀더가 원형 도파관일 경우2) When the measuring sample holder is a circular waveguide

구형 도파관과 마찬가지로 상기한 (제17식), (제18식) 및 (제19식)에서 R은 쉽게 검출할수 있는 값이다.Like the spherical waveguide, R is a value that can be easily detected in the above formula (17), (18) and (19).

또한 상기한 (제18식) 및 (제19식)을 (제13식)에 대입하면 (제13)식에서 알 수 없는 시료의 비유전율(εr)만 남게된다.Substituting the above (formula 18) and (19) into (formula 13) leaves only the relative dielectric constant (ε r ) of the sample unknown in formula (13).

그러므로 측정 시료 홀더(12)가 원형 도파관일 경우, (제18식), (제19식)을 (제13식)에 대입한후 비전율을 수치 해석적으로 풀면 시료의 비유전율을 검출할수 있게 되고, (제9식)에서 시료의 위치와 관련된 sin2(β 0 l 1)을 (제12식)의 우변항으로 대치함으로서 시료의 위치에 무관하게 비유전율을 검출함으로써 시료 홀더내의 시료 오차에 의한 측정 오차가 발생하지 않게된다.Therefore, if the measurement sample holder 12 is a circular waveguide, the relative dielectric constant of the sample can be detected by substituting (Equation 18) and (Equation 19) into (Equation 13) and solving the numerical rate numerically. In the equation (9), sin 2 ( β 0 l 1 ) related to the sample position is replaced with the right side term of the equation (12) to detect the relative dielectric constant irrespective of the position of the sample, thereby reducing the sample error in the sample holder. Measurement error does not occur by.

3) 측정 시료 홀더가 동축 에어라인일 경우,3) If the measuring sample holder is a coaxial air line,

구형 도파관과 마찬가지로 (제21식) 및 (제22식)을 (제13식)에 대입하면 (제13)식에서 알 수 없는 시료의 비유전율(εr)만 남게된다.As in spherical waveguides, when (Formula 21) and (Formula 22) are substituted into (Formula 13), only the relative dielectric constant (ε r ) of the sample unknown in Formula (13) remains.

그러므로 측정 시료 홀더(12)가 원형 동축 에어라인일 경우, (제21식), (제22식)을 (제13식)에 대입한후 비전율을 수치 해석적으로 풀면 시료의 비유전율을 검출할수 있게 되고, (제9식)에서 시료의 위치와 관련된 sin2(β 0 l 1)을 (제12식)의 우변항으로 대치함으로서 시료의 위치에 무관하게 비유전율을 검출함으로써 시료 홀더내의 시료 오차에 의한 측정 오차가 발생하지 않게된다.Therefore, if the measurement sample holder 12 is a circular coaxial line, the relative dielectric constant of the sample can be detected by substituting (Equation 21) and (Equation 22) into (Equation 13) and solving the electrical conductivity numerically. In the equation (9), by replacing the sin 2 ( β 0 l 1 ) related to the position of the sample with the right side of the equation (12), the sample in the sample holder can be detected by detecting the relative dielectric constant regardless of the position of the sample. Measurement error caused by the error does not occur.

따라서 (제13식)에 의해 시료의 비 유전율(εr)을 검출하게 되면 시료의 유전율(ε)을 알수 있게 된다.(비유전율(ε = ε0 · ε r )(ε0: 공기중의 유전율).Therefore, if the relative permittivity (ε r ) of the sample is detected by (13), the permittivity (ε) of the sample can be known. (Relative permittivity (ε = ε 0 · ε r ) (ε 0 : permittivity).

제3도에는 상술한 바와 같은 3위치 반사 투과법을 이용하여 시료의 유전율을 측정하는 본 발명의 실시예에 따른 유전율 측정 장치가 도시된다.3 shows a dielectric constant measuring apparatus according to an embodiment of the present invention for measuring the dielectric constant of a sample by using the three-position reflection transmission method as described above.

제3도에서, 유전율 측정 장치는 측정 시료 홀더의 임의의 위치(a)에 시료가 장착된 측정 시료 홀더부(31), 측정 시료 홀더내의 시료의 위치를 최초의 위치(a)에서부터 각각 2번 이동시켜 최초의 위치(a)와 시료의 위치 이동에 따른 변경된 위치(b. c)에서의 산란 계수를 측정하고 산란 계수 측정에 사용된 전자기파의 측정 각 주파수를 출력하는 3위치 산란 계수 측정부(32), 시료의 길이에 대한 정보를 제공하는 시료 길이 입력부(33), 시료 홀더의 종류에 대한 정보를 제공하는 시료 홀더 종류 입력부(34), 시료 홀더의 종류에 따른 시료 홀더의 크기 정보를 제공하는 시료 홀더 크기 입력부(35), 3위치(a, b, c)에서의 산란 계수를 각각 ABCD행렬로 변환한후(M p 1,M p 02, M p 3) 트레이스의 정의로부터 유도된 (제13식)에 의해 시료의 유전율을 연산하되, 시료 홀더 종류에 따라 각각 기 공지된 측정 시료 내부 전파 상수와 비 유전율과의 정의식 및 특성 임피던스와 비유전율과의 정의식을 (제13식)에 대입하여 시료의 유전율을 연산하는 연산부(36)로 구성되어 다음과 같은 동작을 수행한다.In FIG. 3, the dielectric constant measuring device measures the position of the sample in the measurement sample holder portion 31 and the sample in the measurement sample holder, which are mounted at an arbitrary position (a) of the measurement sample holder, twice from the first position (a). 3-position scattering coefficient measuring unit for measuring the scattering coefficient at the initial position (a) and the changed position (b. C) according to the positional movement of the sample, and outputting the measured angular frequency of the electromagnetic wave used for measuring the scattering coefficient ( 32), a sample length input unit 33 providing information on the length of the sample, a sample holder type input unit 34 providing information on the type of the sample holder, and size information of the sample holder according to the type of the sample holder. After the scattering coefficients at the sample holder size input unit 35 and the three positions (a, b, c) are converted into ABCD matrices ( M p 1 , M p 02, M p 3 ), Calculate the dielectric constant of the sample by equation (13) According to the equation (13), the formula 36 for calculating the dielectric constant of the sample by substituting the defined formula of the propagation constant and the specific dielectric constant and the characteristic impedance and the dielectric constant of each sample according to (13) is as follows. Perform the action.

먼저, 측정 시료 홀더의 임의의 위치(a)에 시료가 장착되면 산란 계수 측정부(32)는 측정 시료 홀더내에 고주파, 예를들어 1GHz 내지 18GHz 범위내의 측정 주파수를 갖는 전자기파를 방사하여, 반사 및 투과율에 의한 산란 계수를 측정한다. 또한 산란 계수 측정부(32)는 측정 시료 홀더내의 시료 위치를 변화시켜 가면서 각 위치(b, c)에서의 산란 계수를 측정하여, 각 위치(a, b, c)에서 측정된 산란계수와 전자기파의 각주파수를 연산부(36)에 출력한다.First, when a sample is mounted at an arbitrary position (a) of the measuring sample holder, the scattering coefficient measuring unit 32 emits electromagnetic waves having a measuring frequency in the measuring sample holder in a range of 1 GHz to 18 GHz, thereby reflecting and The scattering coefficient by the transmittance is measured. In addition, the scattering coefficient measuring unit 32 measures the scattering coefficient at each position (b, c) while changing the sample position in the measurement sample holder, and the scattering coefficient and the electromagnetic wave measured at each position (a, b, c). The angular frequency of is output to the calculating part 36.

한편, 시료 길이 입력부(33)와 시료 홀더 종류 입력부(34) 및 시료 홀더 크기 입력부(35)는 각각 연산부(36)에 시료의 길이, 시료 홀더의 종류, 및 시료 홀더의 크기에 대한 정보를 제공한다.Meanwhile, the sample length input unit 33, the sample holder type input unit 34, and the sample holder size input unit 35 respectively provide information about the length of the sample, the type of the sample holder, and the size of the sample holder to the calculation unit 36. do.

따라서 연산부(36)는 3위치(a, b, c)에서의 산란 계수를 각각 ABCD행렬로 변환한후(M p 1,M p 02, M p 3), 이 변환값을 이용하여 동치 변환의 형태로 만든후 트레이스의 정의로부터 유도된 (제13식)을 이용하여 시료의 유전율을 측정한다.Therefore, the calculation unit 36 converts the scattering coefficients at the three positions (a, b, c) into ABCD matrices ( M p 1 , M p 02, M p 3 ), and then uses the transformed values to calculate the equivalent values. After making the form, the dielectric constant of the sample is measured using (Formula 13) derived from the definition of the trace.

이때 시료 홀더의 종류가 구형 도파관이면, 시료 길이 입력부(33)는 시료의 길이(d)에 관한 정보를 연산부(36)에 제공하고, 시료 홀더 크기 입력부(35)는 구형 도파관을 나타내는 데이터를 연산부(36)에 제공하며, 시료 홀더 크기 입력부(35)는 구형 도파관의 넓은면의 길이(k) 정보를 연산부(36)에 제공한다.At this time, if the type of sample holder is a spherical waveguide, the sample length input unit 33 provides information about the length d of the sample to the calculation unit 36, and the sample holder size input unit 35 calculates data representing the spherical waveguide. And a sample holder size input section 35 provides the calculation section 36 with information on the length k of the wide side of the spherical waveguide.

따라서 연산부(36)는 시료 홀더가 구형 도파관일 경우 (제15식)과 (제16식)을 (제13식)에 대입하여 시료의 비 유전율을 검출한다.Therefore, when the sample holder is a spherical waveguide, the calculation unit 36 substitutes (formula 15) and (formula 16) into (formula 13) to detect the specific dielectric constant of the sample.

또한 시료 홀더의 종류가 원형 도파관이면, 시료 길이 입력부(33)는 시료의 길이(d)에 관한 정보를 연산부(36)에 제공하고, 시료 홀더 종류 입력부(34)는 원형 도파관을 나타내는 데이터를 연산부(36)에 제공하며, 시료 홀더 크기 입력부(35)는 원형 도파관의 반지름의 길이(R) 정보를 연산부(36)에 제공한다.In addition, if the type of sample holder is a circular waveguide, the sample length input unit 33 provides information about the length d of the sample to the calculation unit 36, and the sample holder type input unit 34 calculates data indicating the circular waveguide. Provided at 36, the sample holder size input 35 provides information to the computation 36 at the length R of the radius of the circular waveguide.

따라서 연산부(36)는 시료 홀더가 원형 도파관일 경우 (제18식)과 (제19식)을 (제13식)에 대입하여 시료의 비 유전율을 검출한다.Therefore, when the sample holder is a circular waveguide, the calculating part 36 substitutes (formula 18) and (formula 19) into (formula 13) to detect the specific dielectric constant of the sample.

시료 홀더의 종류가 동축 에어라인이면, 시료 길이 입력부(33)는 시료의 길이(d)에 관한 정보를 연산부(36)에 제공하고, 시료 홀더 종류 입력부(34)는 동축 에어라인을 나타내는 데이터를 연산부(36)에 제공한다.If the type of sample holder is a coaxial air line, the sample length input unit 33 provides information about the length d of the sample to the calculation unit 36, and the sample holder type input unit 34 provides data representing the coaxial air line. It is provided to the calculating part 36.

따라서 연산부(36)는 시료 홀더가 동축 에어라인일 경우 (제21식)과 (제22식)을 (제13식)에 대입하여 시료의 비 유전율을 검출한다.Therefore, when the sample holder is a coaxial air line, the calculating part 36 substitutes (formula 21) and (formula 22) into (formula 13) to detect the specific dielectric constant of the sample.

상기에서 알수 있는 바와 같이 본 발명의 3 위치 반사투과법에 의한 유전율 측정은 회로망 분석기의 오차 보정면을 측정 시료 홀더(12)의 연결단자 앞쪽(제1도, 13)에서 측정 시료 홀더(12) 내부의 시료(11a) 바로 앞면(제1도, 14)까지 이동시킬수 있도록 오차 보정을 다시 실시한 것이다.As can be seen from the above, the dielectric constant measurement by the three-position reflection transmission method of the present invention measures the error correction surface of the network analyzer in front of the connection terminal of the measurement sample holder 12 (FIG. 1, 13). The error correction is performed again so that it can move to the front surface (FIG. 1, 14) just before the inside sample 11a.

따라서 본 발명이 3 위치 반사 투과법에 의한 유전율 측정은 측정 시료 홀더(12)의 연결단자(15)와 시료(11a)의 앞면(16)사이에서 발생할수 있는 측정 오차와 회로망 분석기의 오차 보정을 다시 실시하므로 완벽하지 못한 오차 보정 도구에서 발생할수 이는 측정 오차를 제거할수 있으며, 또한 측정 시료 홀더의 종류를 다양하게 선택할수 있는 효과가 있다.Therefore, in the present invention, the dielectric constant measurement by the three-position reflection transmission method compensates for the measurement error that may occur between the connecting terminal 15 of the measurement sample holder 12 and the front surface 16 of the sample 11a and the error correction of the network analyzer. Again, this can occur with incomplete error correction tools, which eliminates measurement errors and also allows for a wide selection of measurement sample holders.

이때, 시료의 유전율의 주파수의 함수인점을 고려할 때, 산란 계수 측정에 이용되는 전자기파의 주파수를 연속적으로 변화시켜가면서, 해당 주파수에 대응하는 산란 계수를 측정하고, 이에 따른 유전율을 각각으로 검출할수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 단지 단일 주파수의 전자기파를 이용하여 유전율을 검출하는 것으로 예시되었으나, 필요에 따라 산란 계수 측정에 이용되는 전자기파의 주파수를 연속적으로 변화시켜가면서, 대응되는 유전을 검출할수 있을 것이다.At this time, taking into consideration the point of function of the frequency of the dielectric constant of the sample, while continuously changing the frequency of the electromagnetic wave used for the scattering coefficient measurement, it is possible to measure the scattering coefficient corresponding to the corresponding frequency, and thereby to detect the dielectric constant accordingly. have. Therefore, in the preferred embodiment of the present invention, the dielectric constant is detected using only electromagnetic waves of a single frequency, but the corresponding dielectric is detected while continuously changing the frequency of the electromagnetic waves used for the scattering coefficient measurement as necessary. You can do it.

이상에서는 시료가 반자성체일 경우 시료의 비투자율을 1로하여 시료의 유전율을 측정하는 장치에 대해 설명하였다.In the above, the apparatus for measuring the dielectric constant of a sample by setting the specific permeability of the sample to 1 when the sample is a diamagnetic substance has been described.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 시료의 비투자율을 알 수 없는 경우에 시료의 유전율과 투자율을 한꺼번에 검출할수 있는데, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, when the relative permeability of the sample is unknown, the dielectric constant and permeability of the sample can be detected at once, which will be described below.

먼저, 제2도와 같이 길이가 d인 시료(11a)를 측정 시료 홀더(12)에 장착한 후 3위치 반사 투과법에 의한 결과식인 (제13식)을 이용하여 시료의 비유전율(εr) 과 비투자율(μr)을 미지수로한 하나의 방정식을 구한다.First, as shown in FIG. 2, the sample 11a having a length d is mounted on the measurement sample holder 12, and then the relative dielectric constant ε r of the sample is obtained by using the equation (13) as a result of the 3-position reflection transmission method. And one equation with unknown relative permeability (μ r ).

또한 제4도와 같이 길이가 d'인 시료(11b)를 측정 시료 홀더(12)에 장착한후 3위치(e, f, g) 반사 투과법에 의해 다음과 같은 식을 얻는다((제23식), (제24식))Further, after attaching the sample 11b having a length d 'to the measurement sample holder 12 as shown in FIG. 4, the following equation is obtained by the three-position (e, f, g) reflection transmission method (Formula 23) ), (Formula 24))

따라서 측정 시료 홀더의 종류에 따라β 0,β S,Ζ 0,Ζ S((제14식) 내지 (제22식))을 (제23식)에 각각 대입하고 (제24식)을 (제23식) 대입하면, 시료의 비유전율(εr) 과 비투자율(μr)을 미지수로한 또다른 하나의 방정식을 구한다(제25식)Therefore, β 0 , β S , Ζ 0 , Ζ S ((Formula 14) to (Formula 22)) are substituted into (Formula 23), respectively, according to the type of sample holder to be measured. (Eq. 23), another equation with unknown relative permittivity (ε r ) and relative permeability (μ r ) of the sample is obtained (Equation 25).

따라서 시료의 비유전율(εr) 과 비투자율(μr)을 미지수로한 두 개의 연립 방정식을 구할수 있으며, 두 개의 연립 방정식((제13식), (제25식))으로부터 시료의 비유전율(εr) 과 비투자율(μr)을 각각 구할수 있게 된다.Therefore, two simultaneous equations with unknown relative permittivity (ε r ) and relative permeability (μ r ) can be obtained, and the analogy of the sample from the two simultaneous equations ((13), (25)) The total electrical power (ε r ) and the specific permeability (μ r ) can be obtained, respectively.

제5도에는 시료의 비투자율을 알수없는 경우에 시료의 유전율과 투자율을 한꺼번에 검출하기 위한 본 발명의 유전율/투자율 측정 장치가 도시된다.5 shows the dielectric constant / permeability measuring apparatus of the present invention for detecting the dielectric constant and permeability of a sample at a time when the specific permeability of the sample is unknown.

제5도에는 유전율/투자율 측정 장치는, 시료 홀더(12)내에 길이가 d인 시료인 시료(11a)가 장착된 측정 시료 홀더부(51), 측정 시료 홀더(12)내에 길이가 d' 인 시료(11b)가 장착된 측정 시료 홀더부(52), 측정 시료 홀더(12)내의 시료(11a)의 위치를 최초의 위치(a)에서부터 각각 2번 이동시켜 최초의 위치(a)와 시료(11a)의 위치 이동에 따른 변경된 위치(b, c)에서의 산란 계수를 측정하고 산란 계수 측정에 사용된 전자기파의 측정 각 주파수를 출력하는 3위치 산란 계수 측정부(53), 측정 시료 홀더(12)내의 시료(11b)의 위치를 최초의 위치(e)에서부터 각각 2번 변경시켜 최초의 위치(e)와 시료(11b)의 위치로 이동에 따른 변경된 위치(f, g)에서의 산란 계수를 측정하고 산란 계수 측정에 사용된 전자기파의 측정 각 주파수를 출력하는 3위치 산란 계수 측정부(54), 시료(11a, 11b)의 길이에 대한 정보를 제공하는 시료 길이 입력부(55), 시료 홀더(12)의 종류에 대한 정보를 제공하는 시료 홀더 크기 입력부(57), 3위치(a, b, c)에서의 산란 계수가 각각 ABCD행렬로 변환되어(M p 1,M p 02, M p 3) 트레이스의 정의로 유도된 (제13식)과, 3위치(e, f, g)에서의 산란 계수가 각각 ABCD행렬로 변환되어(M' p 1,M' p 02, M' p 3) 트레이스의 정의로 유도된 (제25식)의 연립 방정식으르 연산하여 시료의 유전율 및 투자율을 검출하는 연산부(58)로 구성되어 다음과 같은 동작을 수행한다.In FIG. 5, the dielectric constant / permeability measuring device has a length d 'in the measurement sample holder portion 51 and the measurement sample holder 12 in which the sample 11a, which is a sample of length d, is mounted in the sample holder 12. In FIG. The positions of the sample 11a on which the sample 11b is mounted and the sample 11a in the measurement sample holder 12 are moved twice each from the initial position a, so that the initial position a and the sample ( A 3-position scattering coefficient measuring unit 53 and a measurement sample holder 12 for measuring scattering coefficients at the changed positions b and c according to the positional movement of 11a) and outputting respective frequencies of measurement of electromagnetic waves used for scattering coefficient measurement. The scattering coefficient at the changed position (f, g) is changed by changing the position of the sample 11b in each of the two positions from the initial position e twice. Three-position scattering coefficient measuring unit 54 and samples 11a and 11b for measuring and outputting respective frequencies of measurement of electromagnetic waves used for scattering coefficient measurement. The scattering coefficients at the sample length input unit 55 which provides information about the length, the sample holder size input unit 57 which provides information about the type of the sample holder 12, and the three positions (a, b, c) are respectively Converted to ABCD matrix ( M p 1 , M p 02, M p 3 ) and the scattering coefficient at 3 position (e, f, g) derived from the definition of the trace is converted to ABCD matrix, respectively. ( M ' p 1 , M' p 02, M ' p 3 ) and a calculation unit 58 for detecting the permittivity and permeability of the sample by calculating the system of equations (Formula 25) derived from the definition of the trace. Perform the same operation.

먼저, 길이가 다른 두 개의 측정 시료 홀더(12) 각각의 임의의 위치(a, e)에 시료(11a, 11b)가 장착되면 산란 계수 측정부(53, 54)는 각각 측정 시료 홀더내에 고주파, 예를들어 1GHz 내지 18GHz 범위내의 측정 주파수를 전자기파를 방사하여, 측정 주파수의 반사 및 투과율에 의한 산란 계수를 측정한후, 측정 시료 홀더내의 시료 위치를 변화시켜 가면서 각 위치(b, c 및 f, g)에서의 산란 계수를 측정하여 측정 시료 홀더부(51)에서 측정된 산란계수와 측정 시료 홀더부(52)에서 측정된 산란 계수 연산부(36)에 출력하는 한편, 전자기파의 각 주파수를 연산부(36)에 출력한다.First, when the samples 11a and 11b are mounted at arbitrary positions a and e of two measuring sample holders 12 having different lengths, the scattering coefficient measuring units 53 and 54 respectively have high frequency, For example, by radiating an electromagnetic wave at a measurement frequency in the range of 1 GHz to 18 GHz to measure scattering coefficients based on the reflection and transmittance of the measurement frequency, each position (b, c and f, g) the scattering coefficients are measured and output to the scattering coefficient measured by the measuring sample holder 51 and the scattering coefficient calculating unit 36 measured by the measuring sample holder 52, while calculating the respective frequencies of electromagnetic waves. Output to 36).

한편, 시료 길이 입력부(55)와 시료 홀더 종류 입력부(56) 및 시료 홀더 크기 입력부(57)는 각각 연산부(58)에 두시료의 길이(d, d'), 시료 홀더의 종류, 및 시료 홀더의 크기에 대한 정보를 제공한다.On the other hand, the sample length input unit 55, the sample holder type input unit 56, and the sample holder size input unit 57 each have a length (d, d ') of two samples, a sample holder type, and a sample holder in the calculation unit 58, respectively. Provides information about the size of.

따라서 연산부(58)는 3위치(a, b, c)에서의 산란 계수를 각각 ABCD행렬로 변환한후(M p 1,M p 02, M p 3) 이 변환값을 이용하여 동치 변환의 형태로 만든후 트레이스의 정의로부터 유도된 (제13식)과, 3위치(e, f, g)에서의 산란 계수를 각각 ABCD행렬로 변환한후(M' p 1,M' p 02, M' p 3) 이 변환값을 이용하여 동치 변환의 형태로 만든후 트레이스의 정의로부터 유도된 (제25식)을 이용하여 시료의 유전율 및 투자율을 측정한다.Therefore, the calculation unit 58 converts the scattering coefficients at the three positions (a, b, c) into ABCD matrices ( M p 1 , M p 02, M p 3 ), and then uses the transformed values to form the equivalence transformation. after converting the scattering coefficient at the (13th expression) and, the 3-position (e, f, g) derived from the definition of the trace and then made to each of ABCD matrix (M 'p 1, M' p 02, M ' p 3 ) Using this transformation value, make the form of equivalence transformation and measure the permittivity and permeability of the sample using (Formula 25) derived from the definition of trace.

이때 시료 홀더의 종류가 구형 도파관이면, 시료 길이 입력부(55)는 시료의 길이(d, d')에 관한 정보를 각각 연산부(58)에 제공하고, 시료 홀더 종류 입력부(56)는 구형 도파관을 나타내는 데이터를 연산부(58)에 제공하며, 시료 홀더 크기 입력부(57)는 구형 도파관의 넓은면의 길이(k) 정보를 연산부(58)에 제공한다.In this case, if the type of sample holder is a spherical waveguide, the sample length input unit 55 provides information about the lengths d and d 'of the sample to the calculation unit 58, and the sample holder type input unit 56 supplies the spherical waveguide. The data shown is provided to the calculating section 58, and the sample holder size input section 57 provides the calculating section 58 with the length k information of the wide surface of the spherical waveguide.

따라서 연산부(58)는 시료 홀더가 구형 도파관일 경우 (제15식)과 (제16식)이 각각 대입된 (제13식)과 (제25식)의 연립 방정식을 연산하여 시료의 비 유전율(εr) 및 비 투자율(μr)을 검출한후 시료의 유전율(ε = ε 0 · ε r , ε 0: 공기 중의 유전율)과 시료의 투자율(μ = μ 5 · μ 00: 공기중의 투자율)을 검출한다.Therefore, when the sample holder is a spherical waveguide, the calculation unit 58 calculates a system of equations of equation (13) and equation (25) in which equation (15) and equation (16) are substituted, respectively, so that the specific dielectric constant of the sample ( εr) And specific permeability (μr) And then the dielectric constant (ε) = ε 0 · ε r , ε 0: Permittivity in air) and permeability of sample (μ = μ 5 · μ 0, μ0: Permeability in air) is detected.

또한 시료 홀더의 종류가 원형 도파관이면, 시료 길이 입력부(55)는 시료의 길이(d, d')에 관한 정보를 연산부(58)에 제공하고, 시료 홀더 종류 입력부(56)는 원형 도파관을 나타내는 데이터를 연산부(58)에 제공하며, 시료 홀더 크기 입력부(37)는 원형 도파관의 반지름의 길이(R) 정보를 연산부(58)에 제공한다.If the type of the sample holder is a circular waveguide, the sample length input unit 55 provides information about the lengths d and d 'of the sample to the calculation unit 58, and the sample holder type input unit 56 represents the circular waveguide. The data is provided to the calculating unit 58, and the sample holder size input unit 37 provides the calculating unit 58 with information about the length R of the radius of the circular waveguide.

따라서 연산부(58)는 시료 홀더가 원형 도파관일 경우 (제18식)과 (제19식)이 각각 대입된 (제13식)과 (제25식)의 연립 방정식을 연산하여 시료의 비 유전율과 비 투자율을 검출한후 시료의 유전율(ε = ε 0 · ε r , ε 0: 공기 중의 유전율)과 시료의 투자율(μ = μ 5 · μ 00: 공기중의 투자율)을 검출한다.Therefore, when the sample holder is a circular waveguide, the calculation unit 58 calculates a system of equations of equation (13) and equation (25) in which equation (18) and equation (19) are substituted, respectively, and the relative dielectric constant of the sample The dielectric constant of the sample after detecting the specific permeability (ε = ε 0 · ε r , ε 0: Permittivity in air) and permeability of sample (μ = μ 5 · μ 0, μ0: Permeability in air) is detected.

시료 홀더의 종류가 동축 에어라인이면, 시료 길이 입력부(55)는 시료의 길이(d, d')에 관한 정보를 연산부(58)에 제공하고, 시료 홀더 종류 입력부(56)는 동축 에어라인을 나타내는 데이터를 연산부(58)에 제공한다.If the type of sample holder is a coaxial air line, the sample length input unit 55 provides information about the lengths d and d 'of the sample to the calculation unit 58, and the sample holder type input unit 56 supplies the coaxial air line. The data shown is provided to the calculating unit 58.

따라서 연산부(58)는 시료 홀더가 동축 에어라인일 경우 (제21식)과 (제22식)이 각각 대입된 (제13식)과 (제25식)의 연립 방정식을 연산하여 시료의 비 유전율과 비 투자율을 검출한후 시료의 유전율(ε = ε 0 · ε r , ε 0: 공기 중의 유전율)과 시료의 투자율(μ = μ 5 · μ 00: 공기중의 투자율)을 검출한다.Therefore, the calculation unit 58 calculates the relative dielectric constant of the sample by calculating the simultaneous equations of (Equation 13) and (Equation 25) in which the Equation 21 and Equation 22 are respectively substituted when the sample holder is a coaxial air line. The dielectric constant of the sample after detecting = ε 0 · ε r , ε 0: Permittivity in air) and permeability of sample (μ = μ 5 · μ 0, μ0: Permeability in air) is detected.

상기한 바와 같이 본 발명의 3 위치 반사 투과법에 의한 유전율 및 투자율 측정은, 두 개의 시료를 사용하되 홀더내의 시료 위치에 무관하게 유전율과 투자율을 측정할수 있으며, 연결단자의 불연속과 홀더의 자체 손실에 영향을 받지 않으며 각 시료 홀더에 따른 오차 보정 도구가 필요치 않은 효과가 있다.As described above, the dielectric constant and permeability measurement by the three-position reflection transmission method of the present invention can measure the dielectric constant and permeability regardless of the position of the sample in the holder using two samples, the discontinuity of the connection terminal and the loss of the holder itself It is not affected by this, and does not require an error correction tool for each sample holder.

Claims (6)

비자성 시료의 유전율을 측정하는 유전율 측정 장치에 있어서: 구형 도파관 시료 홀더내의 소정 위치에 시료가 장착된 측정 시료 홀더부(31); 상기 시료를 상기 구형 도파관 시료 홀더내의 제1위치, 제2위치 및 제3위치로 이동시키면서, 상기 시료 홀더내에 기설정 고주파수의 전자기파를 방사하여, 상기 제1위치, 제2위치, 제3위치에 대응하는 산란 계수를 각각 측정하고 상기 산란 계수와, 상기 산란 계수 측정에 사용된 전자기파의 측정 주파수를 출력하는 3위치 산란 계수 측정부(32); 상기 시료의 길이(d)에 대한 정보를 제공하는 시료 길이 입력부(33); 상기 구형 도파관의 넓은면의 길이(k)에 대한 정보를 제공하는 시료 홀더 크기 입력부(35); 상기 제1위치, 제2위치, 제3위치 각각에서 측정된 산란 계수를 각각 ABCD행렬로 변환한후(M p 1,M p 02, M p 3) 트레이스(Trace)의 정의로부터 유도된 (제13식)에 의해 시료의 유전율을 연산하되,A dielectric constant measuring apparatus for measuring a dielectric constant of a nonmagnetic sample, comprising: a measurement sample holder portion 31 having a sample mounted at a predetermined position in a spherical waveguide sample holder; While radiating the sample to the first position, the second position and the third position in the spherical waveguide sample holder, the electromagnetic wave of a predetermined high frequency is radiated in the sample holder to the first position, the second position, and the third position. A three-position scattering coefficient measuring unit 32 for measuring the corresponding scattering coefficients respectively and outputting the scattering coefficients and the measurement frequency of the electromagnetic waves used for the scattering coefficient measurement; A sample length input unit 33 for providing information on the length d of the sample; A sample holder size input unit 35 for providing information on the length k of the broad side of the spherical waveguide; The scattering coefficients measured at each of the first, second, and third positions are converted into ABCD matrices ( M p 1 , M p 02, M p 3 ), respectively, and are derived from the definition of trace. 13) to calculate the dielectric constant of the sample, 상기 구형 도파관의 내부 전파 상수와 비 유전율과의 관계식인 (제15식)과, 구형 도파관의 특성 임피던스와 비유전율과의 관게식인 (제16식)을 상기 (제13식)에 대입하여,(Equation 15), which is a relation between internal propagation constant and specific permittivity of the rectangular waveguide, and (Equation 16), which is a relation between characteristic impedance and relative dielectric constant of the rectangular waveguide, is substituted into (Equation 13), 유전율(ε)을 검출하는 연산부(36)로 구성됨을 특징으로 하는 시료의 유전율 측정장치.A dielectric constant measuring apparatus for a sample, characterized by comprising a calculation unit (36) for detecting a dielectric constant (ε). 비자성 시료의 유전율을 측정하는 유전율 측정 장치에 있어서: 원형 도파관 시료 홀더내의 소정위치에 시료가 장착된 측정 시료 홀더부(31); 상기 시료를 상기 원형 도파관 시료 홀더내의 제1위치, 제2위치 및 제3위치로 이동시키면서, 상기 시료 홀더내에 기설정 고주파수의 전자기파를 방사하여 상기 제1위치, 제2위치, 제3위치에 대응하는 산란 계수를 각각 측정하고 상기 산란 계수와, 상기 산란 계수 측정에 사용된 전자기파의 측정 주파수를 출력하는 3위치 산란 계수 측정부(32); 상기 시료의 길이(d)에 대한 정보를 제공하는 시료 길이 입력부(33); 상기 원형 도파관의 반지름의 길이(R)에 대한 정보를 제공하는 시료 홀더 크기 입력부(35); 상기 제1위치, 제2위치, 제3위치 각각에서 측정된 산란 계수를 각각 ABCD행렬로 변환한후(M p 1,M p 02, M p 3) 트레이스(Trace)의 정의로부터 유도된 (제13식)에 의해 시료의 유전율을 연산하되,A dielectric constant measuring apparatus for measuring a dielectric constant of a nonmagnetic sample, comprising: a measurement sample holder portion 31 having a sample mounted at a predetermined position in a circular waveguide sample holder; While moving the sample to the first position, the second position and the third position in the circular waveguide sample holder, the electromagnetic wave of a predetermined high frequency is radiated in the sample holder to correspond to the first position, the second position, and the third position. A three-position scattering coefficient measuring unit 32 for measuring scattering coefficients and outputting the scattering coefficient and a measurement frequency of electromagnetic waves used for the scattering coefficient measurement; A sample length input unit 33 for providing information on the length d of the sample; A sample holder size input unit 35 for providing information on the length R of the circular waveguide; The scattering coefficients measured at each of the first, second, and third positions are converted into ABCD matrices ( M p 1 , M p 02, M p 3 ), respectively, and are derived from the definition of trace. 13) to calculate the dielectric constant of the sample, 상기 원형 도파관의 내부 전파 장수와 비 유전율과의 관계식인 (제18식)과 원형 도파관의 특성 임피던스와 비유전율과의 관계식인(제19식)을 상기 (제13식)에 대입하여,(Equation 18), which is a relation between the internal wave length of the circular waveguide and the relative permittivity, and (Equation 19), which is a relation between the characteristic impedance and the relative dielectric constant of the circular waveguide, are substituted into the above (Equation 13), 유전율(ε)을 검출하는 연산부(36)로 구성됨을 특징으로 하는 시료의 유전율 측정장치.A dielectric constant measuring apparatus for a sample, characterized by comprising a calculation unit (36) for detecting a dielectric constant (ε). 비자성 시료의 유전율을 측정하는 유전율 측정 장치에 있어서: 동축 에어라인 시료 홀더내의 소정위치에 시료가 장착된 측정 시료 홀더부(31); 상기 시료를 상기 동축 에어라인 시료 홀더내의 제1위치, 제2위치 및 제3위치로 이동시키면서, 상기 시료 홀더내에 기설정 고주파수의 전자기파를 방사하여 상기 제1위치, 제2위치, 제3위치에 대응하는 산란 계수를 각각 측정하고, 상기 산란 계수와, 상기 산란 계수 측정에 사용된 전자기파의 측정 주파수를 출력하는 3위치 산란 계수 측정부(32); 상기 시료의 길이(d)에 대한 정보를 제공하는 시료 길이 입력부(33); 상기 제1위치, 제2위치, 제3위치 각각에서 측정된 산란 계수를 각각 ABCD행렬로 변환한후(M p 1,M p 02, M p 3) 트레이스(Trace)의 정의로부터 유도된 (제13식)에 의해 시료의 유전율을 연산하되,A dielectric constant measuring device for measuring a dielectric constant of a nonmagnetic sample, comprising: a measurement sample holder portion 31 having a sample mounted at a predetermined position in a coaxial air sample holder; While moving the sample to the first position, the second position and the third position in the coaxial air sample holder, the electromagnetic wave of a predetermined high frequency is radiated in the sample holder to the first position, the second position, and the third position. A three-position scattering coefficient measuring unit 32 for measuring a corresponding scattering coefficient, respectively, and outputting the scattering coefficient and a measurement frequency of the electromagnetic wave used for the scattering coefficient measurement; A sample length input unit 33 for providing information on the length d of the sample; The scattering coefficients measured at each of the first, second, and third positions are converted into ABCD matrices ( M p 1 , M p 02, M p 3 ), respectively, and are derived from the definition of trace. 13) to calculate the dielectric constant of the sample, 상기 동축 에어라인의 내부 전파 상수와 비 유전율과의 관계식인 (제21식)과, 원형 도파관의 특성 임피던스와 비유전율과의 관계식인 (제22식)을 상기 (제13식)에 대입하여,(Equation 21), which is a relation between internal propagation constant and relative permittivity of the coaxial air line, and (Equation 22), which is a relation between characteristic impedance and relative dielectric constant of circular waveguide, is substituted into (Equation 13), ε0: 공기중의 유전율ε 0 : permittivity in air 유전율(ε)을 검출하는 연산부(36)로 구성됨을 특징으로 하는 시료의 유전율 측정장치.A dielectric constant measuring apparatus for a sample, characterized by comprising a calculation unit (36) for detecting a dielectric constant (ε). 시료의 유전율과 투과율을 동시에 측정하는 유전율/투자율 측정 장치에 있어서: 구형 도파관 시료 홀더내에 제1길이(d)를 갖는 제1시료가 장착된 제1측정 시료 홀더부(51); 구형 도파관 시료 홀더내에 제2길이(d')를 갖는 제2시료가 장착된 제2측정 시료 홀더부(52); 상기 제1시료를 상기 제1측정 시료 홀더부(51)의 구형 도파관 시료 홀더내의 제1위치, 제2위치 및 제3위치로 이동시키면서, 상기 시료 홀더내에 기설정 고주파수의 전자기파를 방사하여, 상기 제1위치, 제2위치, 및 제3위치에 대응하는 산란 계수를 각각 측정하고, 상기 산란 계수와, 상기 산란 계수 측정에 사용된 전자기파의 측정 주파수를 출력하는 제1산란 계수 측정부(53); 상기 제2시료를 상기 제2측정 시료 홀더부(52)의 구형 도파관 시료 홀더 내의 제1위치, 제2위치 및 제3위치로 이동시키면서, 상기 홀더내에 기설정 고주파의 전자기파를 방사하여, 제1위치, 제2위치, 및 제3위치에 대응하는 산란 계수를 각각 측정하고, 상기 산란 계수와, 상기 산란 계수 측정에 사용된 전자기파의 측정 주파수를 출력하는 제2산란 계수 측정부(54); 상기 제1 및 제2 시료의 길이에 대한 정보(d, d')를 각각 제공하는 시료 길이 입력부(55); 상기 구형 도파관 시료 홀더의 넓은면의 길이(k) 대한 정보를 제공하는 시료 홀더 크기 입력부(57); 상기 제1측정 시료 홀더부(51)내의 제1시료의 제1위치, 제2위치, 제3위치 각각에서 측정된 산란 계수를 각각 ABCD행렬로 변환한후(M p 1,M p 02, M p 3) 트레이스(Trace)의 정의로부터 유도된 (제13식)과,A dielectric constant / permeability measuring device for simultaneously measuring a dielectric constant and a transmittance of a sample, comprising: a first measurement sample holder portion 51 having a first sample having a first length d in a rectangular waveguide sample holder; A second measurement sample holder portion 52 in which a second sample having a second length d 'is mounted in a rectangular waveguide sample holder; Radiating electromagnetic waves of a predetermined high frequency into the sample holder while moving the first sample to first, second and third positions in the spherical waveguide sample holder of the first measurement sample holder 51; A first scattering coefficient measuring unit 53 for measuring scattering coefficients corresponding to the first position, the second position, and the third position, respectively, and outputting the scattering coefficient and a measurement frequency of the electromagnetic wave used to measure the scattering coefficient ; While radiating the second sample to a first position, a second position and a third position in the spherical waveguide sample holder of the second measurement sample holder 52, the electromagnetic wave of a predetermined high frequency is radiated in the holder, A second scattering coefficient measuring unit (54) for measuring scattering coefficients corresponding to the position, the second position, and the third position, respectively, and outputting the scattering coefficient and the measurement frequency of the electromagnetic wave used for the scattering coefficient measurement; A sample length input unit 55 for providing information (d, d ') on the lengths of the first and second samples, respectively; A sample holder size input unit (57) for providing information on the length (k) of the wide surface of the spherical waveguide sample holder; After converting the scattering coefficients measured at each of the first, second and third positions of the first sample in the first measurement sample holder 51 to the ABCD matrix ( M p 1 , M p 02, M p 3 ) (formula 13) derived from the definition of trace, 상기 제2측정 시료 홀더부(52)내의 제2시료의 제1위치, 제2위치, 제3위치 각각에서 측정된 산란 계수를 각각 ABCD행렬로 변환한후(M p 1,M p 02, M p 3) 트레이스(Trace)의 정의로부터 유도된 (제25식)의,After converting the scattering coefficients measured at each of the first, second and third positions of the second sample in the second measurement sample holder 52 to the ABCD matrix ( M p 1 , M p 02, M p 3 ) of (25) derived from the definition of trace, 연립 방정식을 이용하여 시료의 유전율 및 투자율을 연산하되, 상기 구형 도파관의 내부 전파 상수와 비 유전율과의 관계식인 (제15식)과 구형 도파관의 특성 임피던스와 비유전율과의 관계식인 (제16식)을 상기 (제13식) 및 상기 (제25식)에 각각 대입하여,Calculate the dielectric constant and permeability of the sample using the simultaneous equations, but the relation between the internal propagation constant and the relative dielectric constant of the rectangular waveguide and the relation between the characteristic impedance and the dielectric constant of the rectangular waveguide (Equation 16) ) Is substituted into Formula 13 and Formula 25, respectively, 시료의 비유전율(εr ) 및 비 투자율(μr)을 연산한후 (제27식)과 (제28식)에 의해,Relative dielectric constant of the sample (εr ) And specific permeability (μr) And then by (27) and (28), 시료의 유전율과 시료의 투자율 검출하는 연산부(58)로 구성됨을 특징으로 하는 시료의 유전율/투자율 측정 장치.A dielectric constant / permeability measuring device for a sample, characterized in that it comprises a calculation unit 58 for detecting the dielectric constant of the sample and the magnetic permeability of the sample. 시료의 유전율과 투과율을 동시에 측정하는 유전율/투자율 측정 장치에 있어서: 원형 도파관 시료 홀더내에 제1길이(d)를 갖는 제1시료가 장착된 제1측정 시료 홀더부(51); 원형 도파관 시료 홀더내에 제2길이(d')를 갖는 제2시료가 장착된 제2측정 시료 홀더부(52); 상기 제1시료를 상기 제1측정 시료 홀더부(51)의 원형 도파관 시료 홀더내의 제1위치, 제2위치 및 제3위치로 이동시키면서, 상기 시료 홀더내에 기설정 고주파수의 전자기파를 방사하여, 상기 제1위치, 제2위치, 및 제3위치에 대응하는 산란 계수를 각각 측정하고, 상기 산란 계수와, 상기 산란 계수 측정에 사용된 전자기파의 측정 주파수를 출력하는 제1산란 계수 측정부(53); 상기 제2시료를 상기 제2측정 시료 홀더부(52)의 원형 도파관 시료 홀더 내의 제1위치, 제2위치 및 제3위치로 이동시키면서, 상기 홀더내에 기설정 고주파의 전자기파를 방사하여, 상기 제1위치, 제2위치, 및 제3위치에 대응하는 산란 계수를 각각 측정하고, 상기 산란 계수와, 상기 산란 계수 측정에 사용된 전자기파의 측정 주파수를 출력하는 제2산란 계수 측정부(54); 상기 제1 및 제2 시료의 길이에 대한 정보(d, d')를 각각 제공하는 시료 길이 입력부(55); 상기 원형 도파관 시료 홀더의 반지름의 길이(R)에 대한 정보를 제공하는 시료 홀더 크기 입력부(57); 상기 제1측정 시료 홀더부(51)내의 제1시료의 제1위치, 제2위치, 제3위치 각각에서 측정된 산란 계수를 각각 ABCD행렬로 변환한후(M p 1,M p 02, M p 3) 트레이스(Trace)의 정의로부터 유도된 (제13식)과,A dielectric constant / permeability measuring device for simultaneously measuring a dielectric constant and a transmittance of a sample, comprising: a first measurement sample holder portion 51 in which a first sample having a first length d is mounted in a circular waveguide sample holder; A second measurement sample holder portion 52 in which a second sample having a second length d 'is mounted in the circular waveguide sample holder; Radiating electromagnetic waves of a predetermined high frequency into the sample holder while moving the first sample to first, second and third positions in the circular waveguide sample holder of the first measurement sample holder 51; A first scattering coefficient measuring unit 53 for measuring scattering coefficients corresponding to the first position, the second position, and the third position, respectively, and outputting the scattering coefficient and a measurement frequency of the electromagnetic wave used to measure the scattering coefficient ; While radiating the second sample to a first position, a second position, and a third position in the circular waveguide sample holder of the second measurement sample holder 52, the electromagnetic wave of a predetermined high frequency is radiated in the holder, A second scattering coefficient measuring unit 54 for measuring scattering coefficients corresponding to the first position, the second position, and the third position, respectively, and outputting the scattering coefficient and a measurement frequency of the electromagnetic wave used for the scattering coefficient measurement; A sample length input unit 55 for providing information (d, d ') on the lengths of the first and second samples, respectively; A sample holder size input unit (57) for providing information on the length (R) of the radius of the circular waveguide sample holder; After converting the scattering coefficients measured at each of the first, second and third positions of the first sample in the first measurement sample holder 51 to the ABCD matrix ( M p 1 , M p 02, M p 3 ) (formula 13) derived from the definition of trace, 상기 제2측정 시료 홀더부(52)내의 제2시료의 제1위치, 제2위치, 제3위치 각각에서 측정된 산란 계수를 각각 ABCD행렬로 변환한후(M p 1,M p 02, M p 3) 트레이스(Trace)의 정의로부터 유도된 (제25식)의,After converting the scattering coefficients measured at each of the first, second and third positions of the second sample in the second measurement sample holder 52 to the ABCD matrix ( M p 1 , M p 02, M p 3 ) of (25) derived from the definition of trace, 연립 방정식을 이용하여 시료의 유전율 및 투자율을 연산하되, 상기 원형 도파관의 내부 전파 상수와 비 유전율과의 관계식인 (제18식)과 원형 도파관의 특성 임피던스와 비유전율과의 관계식인 (제19식)을 상기 (제13식) 및 상기 (제25식)에 각각 대입하여Calculate the permittivity and permeability of the sample using the simultaneous equations, but the relation between internal propagation constant and specific permittivity of the circular waveguide (Equation 18) and the relation between characteristic impedance and relative dielectric constant of the circular waveguide (Equation 19) ) Into (13) and (25) respectively 시료의 유전율과 시료의 투자율 검출하는 연산부(58)로 구성됨을 특징으로 하는 시료의 유전율/투자율 측정 장치.A dielectric constant / permeability measuring device for a sample, characterized in that it comprises a calculation unit 58 for detecting the dielectric constant of the sample and the magnetic permeability of the sample. 시료의 유전율과 투과율을 동시에 측정하는 유전율/투자율 측정 장치에 있어서: 동축 에어라인 시료 홀더내에 제1길이(d)를 갖는 제1시료가 장착된 제1측정 시료 홀더부(51); 동축 에어라인 시료 홀더내에 제2길이(d')를 갖는 제2시료가 장착된 제2측정 시료 홀더부(52); 상기 제1시료를 상기 제1측정 시료 홀더부(51)의 동축 에어라인 시료 홀더내의 제1위치, 제2위치 및 제3위치로 이동시키면서, 상기 시료 홀더내에 기설정 고주파수의 전자기파를 방사하여, 상기 제1위치, 제2위치, 및 제3위치에 대응하는 산란 계수를 각각 측정하고, 상기 산란 계수와, 상기 산란 계수 측정에 사용된 전자기파의 측정 주파수를 출력하는 제1산란 계수 측정부(53); 상기 제2시료를 상기 제2측정 시료 홀더부(52)의 동축에어라인 시료 홀더 내의 상기 제1위치, 제2위치 및 제3위치로 이동시키면서, 상기 시료 홀더내에 기설정 고주파의 전자기파를 방사하여, 제1위치, 제2위치, 및 제3위치에 대응하는 산란 계수를 각각 측정하고, 상기 산란 계수와, 상기 산란 계수 측정에 사용된 전자기파의 측정 주파수를 출력하는 제2산란 계수 측정부(54); 상기 제1 및 제2시료의 길이에 대한 정보(d, d')를 각각 제공하는 시료 길이 입력부(55); 상기 제1측정 시료 홀더부(51)내의 제1시료의 제1위치, 제2위치, 제3위치 각각에서 측정된 산란 계수를 각각 ABCD행렬로 변환한후(M p 1,M p 02, M p 3) 트레이스(Trace)의 정의로부터 유도된 (제13식)과,A dielectric constant / permeability measuring device for simultaneously measuring a dielectric constant and a transmittance of a sample, comprising: a first measurement sample holder portion 51 having a first sample having a first length d in a coaxial airline sample holder; A second measurement sample holder portion 52 in which a second sample having a second length d 'is mounted in the coaxial air sample holder; Radiating electromagnetic waves of a predetermined high frequency into the sample holder while moving the first sample to the first, second and third positions in the coaxial air sample holder of the first measurement sample holder 51; A first scattering coefficient measuring unit 53 for measuring scattering coefficients corresponding to the first position, the second position, and the third position, respectively, and outputting the scattering coefficient and a measurement frequency of electromagnetic waves used for the scattering coefficient measurement; ); While radiating the second sample to the first position, the second position and the third position in the coaxial air line sample holder of the second measurement sample holder 52, the electromagnetic wave of a predetermined high frequency is radiated in the sample holder. And a second scattering coefficient measuring unit 54 for measuring scattering coefficients corresponding to the first position, the second position, and the third position, respectively, and outputting the scattering coefficient and a measurement frequency of the electromagnetic wave used for the scattering coefficient measurement. ); A sample length input unit 55 for providing information (d, d ') on the lengths of the first and second samples, respectively; After converting the scattering coefficients measured at each of the first, second and third positions of the first sample in the first measurement sample holder 51 to the ABCD matrix ( M p 1 , M p 02, M p 3 ) (formula 13) derived from the definition of trace, 상기 제2측정 시료 홀더부(52)내의 제2시료의 제1위치, 제2위치, 제3위치 각각에서 측정된 산란 계수를 각각 ABCD행렬로 변환한후(M p 1,M p 02, M p 3) 트레이스(Trace)의 정의로부터 유도된 (제25식)의,After converting the scattering coefficients measured at each of the first, second and third positions of the second sample in the second measurement sample holder 52 to the ABCD matrix ( M p 1 , M p 02, M p 3 ) of (25) derived from the definition of trace, 연립 방정식을 이용하여 시료의 유전율 및 투자율을 연산하되, 상기 동축 에어라인의 내부 전파 상수와 비 유전율과의 관계식인 (제21식)과 동축 에어라인의 특성 임피던스와 비유전율과의 관계식인 (제22식)을 상기 (제13식) 및 상기 (제25식)에 각각 대입하여,Calculate the dielectric constant and permeability of the sample using the simultaneous equations, but the relation between the internal propagation constant and the relative dielectric constant of the coaxial airline (Equation 21) and the relation between the characteristic impedance and the relative dielectric constant of the coaxial airline Formula 22) is substituted into Formula 13 and Formula 25, respectively, 시료의 비유전율(εr) 및 비 투자율(μr)을 연산한후 (제27식)과 (제28식)에 의해,After calculating the relative dielectric constant (ε r ) and the relative permeability (μ r ) of the sample, (Formula 27) and (Formula 28), 시료의 유전율과 시료의 투자율 검출하는 연산부(58)로 구성됨을 특징으로 하는 시료의 유전율/투자율 측정 장치.A dielectric constant / permeability measuring device for a sample, characterized in that it comprises a calculation unit 58 for detecting the dielectric constant of the sample and the magnetic permeability of the sample.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101146562B1 (en) * 2010-07-05 2012-05-25 국방과학연구소 An apparatus and a method for mesurement of the dispersity of nano material

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101146562B1 (en) * 2010-07-05 2012-05-25 국방과학연구소 An apparatus and a method for mesurement of the dispersity of nano material

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