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Descriptif
Méthode de mesure résonante, monofréquence, permettant la caractérisation de matériaux diélectriques, solides et isotropes, se présentant sous forme de plaquettes ou de couches épaisses.
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Principe
L'échantillon à caractériser est directement posé sur une ligne mise en dérivation par rapport à une ligne principale réalisée en technologie microruban (Figure ci dessus). Les paramètres de répartition Sij du dispositif de mesure sont mesurés par un analyseur de réseaux vectoriels associé à une monture de test universelle (photo ci-dessous). L'avantage de la méthode de mesure, outre l'absence de problèmes d'usinage de l'échantillon, réside en la simplicité de l'analyse électromagnétique associée à la cellule qui permet, à partir des paramètres Sij, de remonter aux caractéristiques diélectriques du matériau sous test.
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Dépouillement des mesures
L'exploitation des paramètres Sij du dispositif sous test permet la mesure de la fréquence de résonance et le calcul du facteur de qualité en charge (en présence de l'échantillon diélectrique). La connaissance de cette fréquence de résonance permet de remonter à la partie réelle e'eff de la permittivité effective complexe eeff=e'eff -je"eff de la structure résonante. La détermination du facteur de qualité nous amène à la valeur de la partie imaginaire e"eff. Les permittivités e'eff et e"eff étant calculées, nous utilisons une procédure d'optimisation pour remonter aux valeurs e' et e" du matériau diélectrique à caractériser.
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Résultats
- Fréquences exploitées : voisines de 3GHz, 8,82GHz et 14,35GHz (analyseur de réseaux HP8510B et d'une cellule Wiltron de mesure sous pointes).
- Matériaux testés : matériaux diélectriques à pertes moyennes à fortes (tand >10-3).
- Précision des résultats : erreurs relatives < 6%.
- Procédure d'étalonnage de l'analyseur de réseaux : TRL.
- Dimensions des échantillons testés : Longueur maximum de 10 mm, Largeur de quelques millimètres, Epaisseur de quelques dizaines de micromètres à quelques millimètres.
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Décalage de la fréquence de résonance du stub dû à l'introduction de l'échantillon
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Commentaires
La comparaison des valeurs de permittivité données dans la littérature aux résultats de mesures effectuées à partir du paramètre de répartition S12 (Figure ci dessus), pour plusieurs matériaux diélectriques, a permis de valider les résultats expérimentaux obtenus.
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