Como calcular a permissividade para frequências mais altas?

Em muitos livros, a permissividade de um material é listada apenas como constante dielétrica para uma ou duas frequências. 1 kHz é usado com frequência (por exemplo, no Plastics Technology Handbook, 4ª ed, ISBN-13: 978-0-8493-7039-7), mas estou procurando a permissividade para uma frequência pelo menos 2000 vezes maior (2 -4 GHz).

Como se calcula a permissividade de um material para uma frequência mais alta? A constante dielétrica ainda é útil aqui?

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— Mastro
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Eu recomendaria fortemente contra a tentativa de cálculo. os materiais se comportam de maneiras engraçadas em frequências relativamente altas. Eu procuraria em muitos livros de referência (CRC, etc), bem como nas folhas de dados do fabricante, para encontrar alguns valores medidos de permissividade ou de transmissividade.

— Carl Witthoft

@CarlWitthoft Muita coisa para encontrar, mas nada para a faixa de frequência que tenho em mente.

— Mast

Qual é o pano de fundo da pergunta: você precisa realizar um experimento com materiais ou as figuras para alimentar um design?

— Brethlosze 28/03

@hypfco Para melhorar um design existente. O material atual está abaixo do ideal.

— Mast

Você pode compartilhar mais detalhes sobre o design que precisa obter, se possível? Você precisa dele para alimentar uma simulação 2D / 3D ou para outro tipo de cálculo?

— Brethlosze 28/03

Respostas:

Existem muitos métodos para determinar permissividades em alta frequência, mas eles são uniformemente baseados em experiências. Um dos métodos fáceis é uma cavidade ressonante. Você cria uma cavidade ressonante que possui uma frequência ressonante conhecida. Em seguida, insira o material dentro da cavidade por algum suporte e veja quanto a frequência ressonante é perturbada (usando um analisador de rede vetorial ou equipamento similar). A partir disso, você pode descobrir a permissividade. Este é um método bastante preciso, mas um teste de sonda aberta pode fazer um trabalho razoável com muito menos fabricação.

Por experiência, normalmente existem bons dados sobre materiais dielétricos comuns em torno da frequência de aquecimento (2,45 GHz). Provavelmente não diferirá significativamente para 1-4 GHz.

Testei cavidades de microondas com materiais dielétricos na faixa de 18 a 20 GHz e os valores geralmente publicados são bastante precisos para 10 GHz, mesmo aplicados a 20 GHz. Certamente ainda é uma coisa significativa de se ter!

Se você estiver procurando por dados específicos, consulte as folhas de dados dos fabricantes de um determinado material. O Matweb também é um bom recurso - você pode se inscrever em uma conta gratuita para obter resultados completos, acredito: http://www.matweb.com/

Além disso - apenas como um aparte, fazer simulações de antena + dielétrica pode ser bastante fácil para testar a viabilidade de materiais dielétricos, dependendo da complexidade da geometria da sua antena. Eu usei o COMSOL e vários outros pacotes para determinar os intervalos aplicáveis de tangente de permissividade / perda para antenas de microondas / lançamentos finais. Com certeza é melhor do que comprar materiais e fabricação caros, apenas para descobrir que sua resposta de frequência é ruim.

— Phyllis Diller
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Ainda não localizei as estatísticas corretas em Matweb, mas continuarei pesquisando. Eu tinha considerado o COMSOL, tenho uma pequena experiência com a suíte, mas não tinha certeza se ela poderia ser usada para algo especializado como esse. Que eu saiba, você deve definir a permissividade em simulações.

— mastro

@ Mestre, mas você pode definir um intervalo para simular o término. Não vai mudar por uma ordem de magnitude; portanto, se você varrer (digamos, plásticos e cerâmicas comuns) um intervalo de 2 a 10 Er, tangente de perda de 0,0001 a 0,001, você terá coberto suas bases.

— Phyllis diller #: 22417

Definitivamente não é tão bom quanto eu esperava, mas também definitivamente melhor do que nada.

— mastro

Calcular a permissividade em função da frequência é extremamente difícil, na melhor das hipóteses, a ponto de ser considerado tão impraticável quanto impossível. A permissividade em função da frequência comporta-se em resposta a muitas propriedades do dielétrico e não segue uma curva previsível. À medida que você varre o espectro de frequências, a permissividade de um determinado dielétrico pode subir e descer em intervalos aparentemente aleatórios.

Se você precisar de dados precisos da permissividade de um determinado dielétrico em determinadas circunstâncias (temperatura, tensão, propriedades mecânicas etc.), a medição é a única opção recomendada.

— Frank van Wensveen
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