KR101059141B1 - Method for calculating loss tangent of dielectric - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for calculating a dielectric loss value is provided to accurately calculate a dielectric loss value using a reflective coefficient which is measured in a measurement target medium and supply an accurate design parameter of an electronic device. CONSTITUTION: A probe measures a reflective coefficient of a measurement target medium(S10). The impedance of the measurement target medium is calculated by a measured reflective coefficient(S20). A graph with impedance features is generated by the impedance. The angular velocities are obtained from the impedance graph(S30). The queue factor of the measurement target medium is calculated by the angular velocities(S40). A dielectric loss value is calculated by the queue factor(S50).

Description

유전 손실값 산출 방법{METHOD FOR CALCULATING LOSS TANGENT OF DIELECTRIC}How to calculate dielectric loss value {METHOD FOR CALCULATING LOSS TANGENT OF DIELECTRIC}

본 발명은 유전 손실값 산출 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 측정 대상 매질에서 측정된 반사계수를 이용하여 유전 손실값을 산출하는 유전 손실값 산출 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for calculating a dielectric loss value, and more particularly, to a method for calculating a dielectric loss value using a reflection coefficient measured in a measurement target medium.

유전율(Permittivity:ε)이란 유전체(Dielectric Material), 즉 부도체의 전기적인 특성을 나타내는 중요한 특성값이다. 유전율은 DC전류에 대한 전기적 특성을 나타내는 것이 아니라 AC 전류, 특히 교류 전자기파의 특성과 직접적인 관련이 있다.Permittivity (ε) is an important characteristic value that represents the electrical properties of dielectric materials, that is, insulators. The dielectric constant does not represent the electrical characteristics of the DC current, but is directly related to the characteristics of the AC current, in particular alternating electromagnetic waves.

따라서, 유전율 측정은 많은 전자소자의 정확한 설계 파라미터를 제공하는 중요한 정보가 될 수 있다. 예를 들어, 절연 케이블의 전력손실, 물질의 저항, 유전율과 밀접한 관련이 있는 유전체 고유 진동수 등을 유전율의 측정으로부터 알 수 있다.Thus, dielectric constant measurement can be important information that provides accurate design parameters for many electronic devices. For example, the dielectric loss, which is closely related to the power loss of the insulated cable, the resistance of the material, and the dielectric constant, can be obtained from the measurement of the dielectric constant.

또한, 특정 매질 내의 유전율을 측정하여, 매질의 수분 함수량을 측정할 수가 있는데, 이 기술은 다양한 분야에서 응용되고 있다. 예를 들면, 분말 내의 수분 함수량을 측정하거나, 곡식의 건조 정도를 점검하기 위해서도 사용되기도 하며, 모래와 같은 건축자재 내의 함수량은 건축물의 경도를 결정하는 중요한 요소이므로 건축용 모래의 함수량 측정은 매우 중요하다.In addition, by measuring the dielectric constant in a specific medium, it is possible to measure the moisture water content of the medium, this technique has been applied in various fields. For example, it is also used to measure the moisture content of the powder or to check the dryness of the grain. The measurement of the moisture content of building sand is very important because the moisture content in building materials such as sand is an important factor in determining the hardness of the building. .

이러한 산업적 수요 때문에, 간편하고 제작이 상대적으로 쉬운, 마이크로파를 이용한 매질 내의 유전율을 측정하는 기술은 오래전부터 연구되어 왔지만, 현재까지의 유전율 측정방법은 주로 매질의 전기저항, 축전용량을 측정하여 매질의 유전율을 측정하는 방법들이 대부분이다.Due to this industrial demand, a technique for measuring permittivity in a medium using microwave, which is simple and relatively easy to manufacture, has been studied for a long time, but to date, a method of measuring permittivity mainly measures electric resistance and capacitance of a medium and Most of the methods to measure the permittivity.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
The above technical configuration is a background art for helping understanding of the present invention, and does not mean a conventional technology well known in the art.

본 발명은 측정 대상 매질에서 측정된 반사계수를 이용하여 유전 손실값을 산출할 수 있도록 한 유전 손실값 산출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for calculating a dielectric loss value by using the reflection coefficient measured in a medium to be measured.

본 발명에 의한 유전 손실값 측정 방법은, 프로브에 충전되어 있는 측정 대상 매질의 반사계수를 측정하는 단계; 상기 반사계수로부터 임피던스를 계산하는 단계; 상기 임피던스로부터 각속도를 추출하는 단계; 상기 각속도를 이용하여 상기 측정 대상 매질의 큐 팩터(quality factor)를 계산하는 단계; 및 상기 큐 팩터를 이용하여 유전 손실값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The dielectric loss value measuring method according to the present invention includes measuring a reflection coefficient of a measurement target medium filled in a probe; Calculating an impedance from the reflection coefficient; Extracting an angular velocity from the impedance; Calculating a quality factor of the medium to be measured using the angular velocity; And calculating a dielectric loss value using the cue factor.

본 발명에서, 상기 반사계수를 측정하는 단계는 상기 프로브에 전자파를 급전하는 단계; 및 상기 프로브로부터 반사되는 반사파로부터 반사계수를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the measuring of the reflection coefficient may include supplying electromagnetic waves to the probe; And measuring a reflection coefficient from the reflected wave reflected from the probe.

본 발명에서, 상기 큐 팩터는 상기 측정 대상 매질이 충진되어 있는 공진부의 큐 팩터 값인 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the cue factor is characterized in that the cue factor value of the resonator in which the measurement target medium is filled.

상술한 바와 같이, 본 발명은 측정 대상 매질에서 측정된 반사계수를 이용하여 유전 손실값을 정확히 산출함으로써 많은 전자소자의 정확한 설계 파라미터를 제공하는 중요한 정보가 될 수 있다.
As described above, the present invention can be important information for providing accurate design parameters of many electronic devices by accurately calculating the dielectric loss value using the reflection coefficient measured in the measurement target medium.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전 손실값 산출을 위한 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전 손실값 산출을 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사계수를 이용하여 산출한 임피던스를 도시한 그래프이다.1 is a view for explaining the configuration of an apparatus for calculating a dielectric loss value according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are views for explaining the configuration of a probe according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for calculating a dielectric loss value according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating impedance calculated by using a reflection coefficient according to an embodiment of the present invention.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These embodiments are only for illustrating the present invention, and the scope of rights of the present invention is not limited by these embodiments.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전 손실값 산출을 위한 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2a와 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브의 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the configuration of an apparatus for calculating a dielectric loss value according to an embodiment of the present invention, Figure 2a and 2b is a view for explaining the configuration of a probe according to an embodiment of the present invention .

도 1과 도 2a와 도 2b를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유전 손실값 산출을 위한 프로브(10)는 공진부(1), 안테나 로드(2) 및 연결포트(3)를 포함한다.1 and 2A and 2B, the probe 10 for calculating a dielectric loss value according to an embodiment of the present invention includes a resonator 1, an antenna rod 2, and a connection port 3. do.

공진부(1)는 측정 대상 매질이 충진되어 전자파 급전시 전계(Transverge Electronic)를 형성한다. 이러한 공진부(1)는 육면체의 도체 벽으로 구성하고, 측정 대상 매질의 흐름을 안내하는 유로(11)를 구비한다. The resonator unit 1 fills a medium to be measured to form a transition electronic field during electromagnetic wave feeding. This resonator 1 is composed of a hexahedral conductor wall and has a flow path 11 for guiding the flow of the medium to be measured.

여기서, 유로(11)는 전계 형성에 영향을 주지 않도록 구성한다. 물론, 공진부(1)는 육면체뿐만 아니라 원통형의 도체 벽으로 구성할 수도 있다.Here, the flow path 11 is configured so as not to affect the electric field formation. Of course, the resonator unit 1 may also be composed of a cylindrical conductor wall as well as a hexahedron.

안테나 로드(2)는 공진부(1) 내로 돌출되어 전자파를 방사하고, 공진부(1) 내의 측정 대상 매질에 의한 반사파를 수신한다.The antenna rod 2 protrudes into the resonator 1 to radiate electromagnetic waves, and receives reflected waves by the medium to be measured in the resonator 1.

연결포트(3)는 회로망 분석기(20)로부터 발생하는 전자파를 안테나 로드(2)로 급전하고, 반사파를 수신한다.The connection port 3 feeds electromagnetic waves generated from the network analyzer 20 to the antenna rod 2 and receives reflected waves.

회로망 분석기(20)는 프로브(10)를 통해 수신되는 반사파로부터 반사계수를 측정한다.The network analyzer 20 measures the reflection coefficient from the reflected wave received through the probe 10.

이와 같이 구성된 프로브(10)는 회로망 분석기(20)로부터 전자파가 연결포트(3)와 안테나 로드부(2)를 통해 공진부(1)로 급전되면 공진부(1) 내에 전계를 형성한다. 이때 회로망 분석기(20)는 공진부(1) 내에 삽입된 측정 대상 매질로부터 반사되는 반사파를 수신하여 반사계수를 측정한다.The probe 10 configured as described above forms an electric field in the resonator 1 when electromagnetic waves are fed from the network analyzer 20 to the resonator 1 through the connection port 3 and the antenna rod 2. At this time, the network analyzer 20 receives the reflected wave reflected from the measurement target medium inserted into the resonator 1 and measures the reflection coefficient.

측정 대상 매질인 유전체 내에서 평소에 각자 흩어져있던 모멘트 성분은 외부에서 걸린 전자계의 교류 변화에 맞추어 정렬되는데, 모멘트 성분들이 전자계의 변화방향에 맞추어 따라 변함으로써, 부도체이면서도 내부에서 전자파의 진행을 가능하게 한다. 이러한 외부의 전자계의 변화에 대해 물질 내부의 모멘트가 얼마나 민감하게 잘 반응하여 움직이느냐의 정도를 반사계수 측정을 통해 유전 손실값 산출에 이용한다. The moment components, which are usually scattered in the dielectric, the medium to be measured, are aligned with the alternating current of the electromagnetic field. do. How sensitively the moment inside the material reacts to the change of the external electromagnetic field is used to calculate the dielectric loss value by measuring the reflection coefficient.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전 손실값 산출을 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사계수를 이용하여 산출한 임피던스를 도시한 그래프이다.3 is a flowchart illustrating a method for calculating a dielectric loss value according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a graph illustrating impedance calculated using a reflection coefficient according to an embodiment of the present invention.

도 3과 도 4를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유전 손실값 산출 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 3 and 4, the dielectric loss value calculation method according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 프로브(10)를 통해 측정 대상 매질의 반사계수(

Figure 112010044917189-pat00001
)를 측정한다(S10). 반사계수 측정은 측정 대상 매질이 충진되어 있는 프로브(10)의 공진부(1)에 전자파를 급전하고, 반사되는 반사파를 통해 반사계수를 측정한다.First, the reflection coefficient of the medium to be measured through the probe 10 (
Figure 112010044917189-pat00001
) Is measured (S10). In the reflection coefficient measurement, an electromagnetic wave is supplied to the resonator 1 of the probe 10 filled with the measurement target medium, and the reflection coefficient is measured through the reflected reflection wave.

그리고, 측정된 반사계수(

Figure 112010044917189-pat00002
)를 아래의 <수학식 1>에 대입하여 측정 대상매질의 임피던스를 계산한다(S20).And the measured reflection coefficient (
Figure 112010044917189-pat00002
) By calculating the impedance of the measurement target medium by substituting <Equation 1> (S20).

Figure 112010044917189-pat00003
Figure 112010044917189-pat00003

이렇게 계산된 임피던스로부터 도 4와 같은 임피던스 특성을 갖는 그래프를 생성하고, 생성한 임피던스 그래프로부터 각속도 w0, w1, w2, w3를 추출한다(S30).A graph having the impedance characteristics as shown in FIG. 4 is generated from the calculated impedance, and the angular velocities w0, w1, w2, and w3 are extracted from the generated impedance graph (S30).

이어서, 각속도 w0, w1, w2, w3와 아래의 <수학식 2>와 <수학식 3>을 이용하여 측정 대상 매질의 큐(quality factor) 값을 계산한다.Subsequently, a quality factor value of the measurement target medium is calculated using the angular velocities w0, w1, w2, and w3 and Equations 2 and 3 below.

Figure 112010044917189-pat00004
Figure 112010044917189-pat00004

Figure 112010044917189-pat00005
Figure 112010044917189-pat00005

여기서, 큐(quality factor) 값은 공진기에서 손실되는 에너지의 측정값으로 큐(quality factor) 값이 크면 손실되는 에너지가 작다라고 판단할 수 있고 큐(quality factor) 값이 작으면 손실되는 에너지가 크다라고 판단할 수 있다.Here, the quality factor value is a measure of energy lost in the resonator. If the quality factor value is large, the energy loss is small. If the quality factor value is small, the energy loss is large. Can be judged.

본 발명에서 큐(quality factor) 값은 측정 대상 매질이 충전되어 있는 캐비티 즉 공진부(1)만의 큐 값으로, 이러한 큐 값을 통해 측정 대상 매질의 유전 손실값을 계산하는데 이용한다.In the present invention, a quality factor value is a cue value of only the cavity, that is, the resonator 1, in which the measurement target medium is filled, and is used to calculate the dielectric loss value of the measurement target medium through the cue value.

이렇게 계산된 큐(quality factor) 값을 아래의 <수학식 4>에 대입하여 유전 손실값을 계산한다.The dielectric loss value is calculated by substituting the calculated quality factor into Equation 4 below.

이와 같이 본 발명은 측정 대상 매질에서 측정된 반사계수를 이용하여 임피던스 값을 계산하고, 임피던스 값으로부터 각속도를 추출하며, 각속도를 통해 큐(quality factor) 값을 계산함으로써 유전 손실값을 산출한다.As described above, the present invention calculates the impedance value by calculating the impedance value using the reflection coefficient measured in the measurement target medium, extracts the angular velocity from the impedance value, and calculates the quality factor value through the angular velocity.

이렇게 산출한 유전 손실값은 많은 전자소자의 정확한 설계 파라미터를 제공하는 중요한 정보가 될 수 있다. The resulting dielectric loss can be important information that provides accurate design parameters for many electronic devices.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is understandable. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.

1 : 공진부 2 : 안테나 로드부
3 : 연결포트 10 : 프로브
11 : 유로 20 : 회로망 분석기1 resonator 2 antenna rod
3: connection port 10: probe
11: Euro 20: network analyzer

Claims (3)

프로브에 충전되어 있는 측정 대상 매질의 반사계수를 측정하는 단계;
상기 반사계수로부터 임피던스를 계산하는 단계;
상기 임피던스로부터 각속도를 추출하는 단계;
상기 각속도를 이용하여 상기 측정 대상 매질의 큐 팩터(quality factor)를 계산하는 단계; 및
상기 큐 팩터를 이용하여 유전 손실값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전 손실값 측정 방법.
Measuring a reflection coefficient of a measurement target medium filled in the probe;
Calculating an impedance from the reflection coefficient;
Extracting an angular velocity from the impedance;
Calculating a quality factor of the medium to be measured using the angular velocity; And
And calculating a dielectric loss value using the cue factor.
제 1 항에 있어서, 상기 반사계수를 측정하는 단계는
상기 프로브에 전자파를 급전하는 단계; 및
상기 프로브로부터 반사되는 반사파로부터 반사계수를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전 손실값 측정 방법.
The method of claim 1, wherein measuring the reflection coefficient
Feeding an electromagnetic wave to the probe; And
And measuring a reflection coefficient from the reflected wave reflected from the probe.
제 1 항에 있어서, 상기 큐 팩터는
상기 측정 대상 매질이 충진되어 있는 공진부의 큐 팩터 값인 것을 특징으로 하는 유전 손실값 측정 방법.The method of claim 1 wherein the cue factor is
And a cue factor value of the resonator in which the measurement target medium is filled.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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