izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-12-17izmertech-1978Research ArticleГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЭТАЛОНЫSTATE STANDARDSГосударственный первичный эталон единиц комплексной диэлектрической проницаемости в диапазоне частот 0,1–178,4 ГГц ГЭТ 110-2023Primary standard for complex units of permittivity at frequency range 0.1–178.4 GHz GET 110-2023ЕгоровВ. Н.EgorovV. N.

Виктор Николаевич Егоров

Иркутск

 

Viktor N. Egorov

Irkutsk

egorov@vniiftri-irk.ruТокареваЕ. Ю.TokarevaE. Yu.

Елена Юрьевна Токарева

Иркутск

Elena Yu. Tokareva

Irkutsk

dep14@vniiftri-irk.ruПрокопьеваЕ. К.Prokop’evaE. K.

Екатерина Кимовна Прокопьева

Иркутск

Ekaterina K. Prokop’eva

Irkutsk

МалайИ. М.MalayI. M.

Иван Михайлович Малай

г. п. Менделеево, Московская обл.

Ivan M. Malay

Mendeleevo, Moscow Region

malay@vniiftri.ruТуенЛе КуангTuyenLe Quang

Иркутск

Le Quang Tuyen

Irkutsk

lequangtuyen1402@gmail.comВосточно-Сибирский филиал Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измеренийРоссияEast-Siberian Branch of Russian Metrological Institute of Technical Physics and Radio EngineeringRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измеренийРоссияRussian Metrological Institute of Technical Physics and Radio EngineeringRussian FederationИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation202320092023081217Copyright © Егоров В.Н., Токарева Е.Ю., Прокопьева Е.К., Малай И.М., Туен Л., 20232023Егоров В.Н., Токарева Е.Ю., Прокопьева Е.К., Малай И.М., Туен Л.Egorov V.N., Tokareva E.Y., Prokop’eva E.K., Malay I.M., Tuyen L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.izmt.ru/jour/article/view/1978

Проведены исследования в области измерений диэлектрических параметров материалов. Изучены перспективные высокоточные методы измерений комплексной диэлектрической проницаемости слабопоглощающих материалов в дециметровом диапазоне длин волн и нерезонансный метод измерения диэлектрических параметров материалов с повышенными диэлектрическими потерями. Для измерений комплексной диэлектрической проницаемости слабопоглощающих материалов в дециметровом диапазоне длин волн разработаны резонансный метод измерения в коаксиальном резонаторе с регулируемым ёмкостным зазором и метод измерения в объёмном H011-резонаторе с диэлектрическим заполнением. Для измерения повышенных диэлектрических потерь 10–2–10–1 разработан метод линии передач с использованием нерезонансного измерительного преобразователя на основе экранированного диэлектрического волновода – измеряемого образца. Разработанные методы применены в Государственном первичном эталоне комплексной диэлектрической проницаемости в диапазоне частот от 0,1 до 178,4 ГГц ГЭТ 110-2023. Частотный диапазон эталона составляет 0,1–178,4 ГГц, диапазон воспроизводимых значений относительной диэлектрической проницаемости 1,2–500, тангенса угла диэлектрических потерь 10–8–10–1. Область применения ГЭТ 110-2023 – метрологическое обеспечение контроля диэлектриков при производстве радиочастотных кабелей, телекоммуникационного оборудования, электронных компонентов и др.  

The article is dedicated to research in the fi eld of measuring the dielectric parameters of materials. The aim of the research is to study promising methods for measuring the complex dielectric permittivity of weakly absorbing materials in the decimeter wavelength range, as well as the non-resonant method for measuring the dielectric parameters of materials with high dielectric losses. In order to achieve the set goal of improving the state primary standard of complex dielectric permittivity in the frequency range from 1 to 178.4 GHz, tasks were set to expand the frequency range to 0.1 GHz and the range of reproducible values of the dielectric loss tangent to 10–1. As a result of the improvement, new equipment was introduced into the composition of the standard, and new measurement methods were developed. To measure the complex dielectric permittivity of weakly absorbing materials in the decimeter wavelength range, a resonant measurement method in a coaxial resonator with a shortening capacitive gap and a measurement method in a bulk H011-resonator with dielectric fi lling were developed. To measure elevated dielectric losses up to 10–2–10–1, a measurement method using a non-resonant measuring transducer based on a shielded dielectric waveguide with a measured dielectric sample as such a waveguide has been developed. The developed methods are applied in the Primary standard of complex dielectric permittivity in the frequency range from 0.1 to 178.4 GHz, GET 110-2023. The frequency range of the standard is 0.1–178.4 GHz, the range of reproducible values of relative dielectric permittivity is 1.2–500, dielectric loss tangent 10–8–10–1. The scope of application of GET 110-2023 is metrological support of dielectric control in production of radio frequency cables, telecommunication equipment, electronic components, etc.

коаксиальный резонаторрезонансная частотадобротностьнерезонансный преобразовательдиэлектрические параметрыcoaxial resonatorresonant frequencyquality factornon-resonance fi xturedielectric parametersReferencesЕгоров В. Н., Кащенко М. В., Масалов В. Л., Токарева Е. Ю., Нонг Куок Куанг. Государственный первичный эталон единиц комплексной диэлектрической проницаемости в диапазоне частот от 1 до 178,4 ГГц // Измерительная техника. 2014. № 1. С. 3–7. https://www.elibrary.ru/ryetov [Egorov V. N., Kashchenko M. V., Masalov V. L., Tokareva E. Yu., Quang N. Q. Measurement Techniques, 2014, vol. 57, no. 1, pp. 1–7 https://doi.org/10.1007/s11018-014-0398-z ]Егоров В. Н., Кащенко М. В., Масалов В. Л., Токарева Е. Ю., Нонг Куок Куанг. Государственный первичный эталон единиц комплексной диэлектрической проницаемости в диапазоне частот от 1 до 178,4 ГГц // Измерительная техника. 2014. № 1. С. 3–7. https://www.elibrary.ru/ryetov [Egorov V. N., Kashchenko M. V., Masalov V. L., Tokareva E. Yu., Quang N. Q. Measurement Techniques, 2014, vol. 57, no. 1, pp. 1–7 https://doi.org/10.1007/s11018-014-0398-z ]Baker-Jarvis J. R., Riddle B. F. Dielectric Measurements Using a Reentrant Cavity: Mode-Matching Analysis, Technical Note (NIST TN), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, 1996, vol. 1384, pp. 1–13.Baker-Jarvis J. R., Riddle B. F. Dielectric Measurements Using a Reentrant Cavity: Mode-Matching Analysis, Technical Note (NIST TN), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, 1996, vol. 1384, pp. 1–13.Carter R. G., Feng J., Becker U. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Dec. 2007, vol. 55, no. 12, pp. 2531–2538. https://doi.org/10.1109/TMTT.2007.909750Carter R. G., Feng J., Becker U. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Dec. 2007, vol. 55, no. 12, pp. 2531–2538. https://doi.org/10.1109/TMTT.2007.909750Kanai Y., Tsukamoto T., Miyakawa M., Kashiwa T. IEEE Transactions on Magnetics, July 2000, vol. 36, no. 4, pp. 1750–1753. https://doi.org/10.1109/20.877782Kanai Y., Tsukamoto T., Miyakawa M., Kashiwa T. IEEE Transactions on Magnetics, July 2000, vol. 36, no. 4, pp. 1750–1753. https://doi.org/10.1109/20.877782Thompson F., Haigh A. D., Dillon B. M., Gibson A. A. P. IEE Proceedings – Science, Measurement and Technology, 2003, vol. 150, no. 3, pp. 113–117. https://doi.org/10.1049/ip-smt:20030011Thompson F., Haigh A. D., Dillon B. M., Gibson A. A. P. IEE Proceedings – Science, Measurement and Technology, 2003, vol. 150, no. 3, pp. 113–117. https://doi.org/10.1049/ip-smt:20030011Baker-Jarvis J. Transmission/Refl ection and Short-Circuit Line Permittivity Measurement Methods, Technical Note (NIST TN), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, 1990, vol. 1341, pp. 78–148.Baker-Jarvis J. Transmission/Refl ection and Short-Circuit Line Permittivity Measurement Methods, Technical Note (NIST TN), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, 1990, vol. 1341, pp. 78–148.Kato Y., Horibe M., Ameya M., Kurokawa S., Shimada Y. New uncertainty analysis and simplifi ed verifi cation method for permittivity measurements using the Transmission/Refl ection method by utilizing a weighted factor, 29th Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2014), Rio de Janeiro, Brazil, 2014, pp. 186–187. https://doi.org/10.1109/TIM.2015.2401231Kato Y., Horibe M., Ameya M., Kurokawa S., Shimada Y. New uncertainty analysis and simplifi ed verifi cation method for permittivity measurements using the Transmission/Refl ection method by utilizing a weighted factor, 29th Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2014), Rio de Janeiro, Brazil, 2014, pp. 186–187. https://doi.org/10.1109/TIM.2015.2401231Ligthart L. P. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Mar. 1983, vol. 31, no. 3, pp. 249–254. https://doi.org/10.1109/TMTT.1983.1131471Ligthart L. P. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Mar. 1983, vol. 31, no. 3, pp. 249–254. https://doi.org/10.1109/TMTT.1983.1131471Коаксиальный измерительный резонатор с неизлучающим окном для ввода образца: пат. № 2626746 РФ / В. Н. Егоров, В. В. Костромин // Изобретения. Полезные модели. 2017. № 22. [Egorov V. N., Kostromin V. V. RF Patent no. 2626746, Inventions. Utility models, no. 22 (2017)]Коаксиальный измерительный резонатор с неизлучающим окном для ввода образца: пат. № 2626746 РФ / В. Н. Егоров, В. В. Костромин // Изобретения. Полезные модели. 2017. № 22. [Egorov V. N., Kostromin V. V. RF Patent no. 2626746, Inventions. Utility models, no. 22 (2017)]Коаксиальный измерительный резонатор с цилиндрическим электродом и регулируемым емкостным зазором: пат. № 2680109 РФ / В. Н. Егоров, Ле Куанг Туен // Изобретения. Полезные модели. 2019. № 5. [Egorov V. N., Le Kuang Tuen, RF Patent no. 2680109, Inventions. Utility models, no. 5 (2019)]Коаксиальный измерительный резонатор с цилиндрическим электродом и регулируемым емкостным зазором: пат. № 2680109 РФ / В. Н. Егоров, Ле Куанг Туен // Изобретения. Полезные модели. 2019. № 5. [Egorov V. N., Le Kuang Tuen, RF Patent no. 2680109, Inventions. Utility models, no. 5 (2019)]Добромыслов В. С. Колебания в металлодиэлектрическом резонаторе с лейкосапфировым стержнем // Радиотехника и электроника. 1988. Т. 33. № 4. С. 705–715. [Dobromyslov V. S. Radiotekhnika i elektronika [Radio engineering and electronics], 1988, vol. 33, no. 4, pp. 705–715 (In Russ.)]Добромыслов В. С. Колебания в металлодиэлектрическом резонаторе с лейкосапфировым стержнем // Радиотехника и электроника. 1988. Т. 33. № 4. С. 705–715. [Dobromyslov V. S. Radiotekhnika i elektronika [Radio engineering and electronics], 1988, vol. 33, no. 4, pp. 705–715 (In Russ.)]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.