微弱電力信号の測定,解析と応用手法

顔写真

氏名
駒木根隆士
E-mail
komakine@akita-nct.ac.jp
職名
教授
学位
博士(工学)
所属学会・協会
電子情報通信学会
キーワード
雑音評価,無線通信,信号伝送
技術相談
提供可能技術
・電気電子通信機器からの雑音測定,評価,対策技術
・微弱無線機器の設計,応用
・非接触電力伝送技術

研究内容

散乱波を用いた誘電率測定法

【1】はじめに
 高周波電気電子情報機器に使用する部品材料の迅速な評価が求められている。配線基板,コンデンサ,絶縁材料などに用いる基本的材料である誘電体の誘電率や誘電損失は高周波特性を支配する要素であり,様々な特徴をもつ測定法が考案・実用化されている。本研究では,極めて簡便かつ迅速な誘電率測定法を開発している。

【2】誘電率測定法
 
直径αの球形の誘電体試料に十分に長い波長λ(>10a)の高周波電界が加わると,誘電体中に電界方向に分極が生じることにより変位電流が流れ,電磁波が再放射される。再放射波による電界強度は次式で与えられる[1]。

komakine1

  ここで,εr は比誘電率,ES は試料に加わる電界強度,r は再放射波を受信するアンテナとの距離である。さらに,球の体積V=4πa3/3 を用いて式を変形すると,

komakine3komakine2

の両式が得られる。式(2)左辺の値は,再放射波の電界強度ERCVの測定値と測定システムの設定値で与えられ,その結果,分極率αSが求まり,結局,比誘電率εr は式(3)の関係から求まる。

komakine4
 右図は,式(2)の線形性を調べた実験結果であり,εr およびα の異なる試料に関して分極が再放射波受信電圧と比例している関係を示す。ここで,波長λは300mm,試料直径a は10 および20mm,試料のεr は2.0,9.7,および∞である。
 比誘電率9.7 のアルミナ球を基準に校正した測定システムでは,テフロン球の誘電率2.0 を精度2%で推定できた。

 

 

【3】むすび
 
高周波に対する誘電率の様々な評価法には長短がある。本研究で提案する電磁波の再放射を利用する方法は,高周波電界中の誘電体からの再放射波強度と比誘電率の一意の関係を利用し,既知の高周波放射電界中に置いた誘電体試料の散乱波電界を計測してその誘電率を非接触で簡便に推定できる。本法では,試料の寸法が信号波長に対し小さくて良く,また分極を考慮すれば様々な試料形状に対応できる実用的な特徴を持つ。

参考文献 [1] T. Komakine, T. Kurosawa, K. Miyanaga H. and Inoue, “A Novel Estimation Method of DielectricPermittivity by using Scattered Waves”, IEEJ Trans. FM, vol.131,no.4 (2011).

提供可能な設備・機器

名称・型番(メーカー)
5 面マイクロ波用電波暗室(TDK) スペクトラムアナライザ(アジレント)
シグナルジェネレータ(アジレント)  

Contact お問い合わせ

疑問などありましたらお気軽にお尋ねください。

ニーズ・シーズ調査フォームへ

参加申請フォーム(募集中)へ

お問い合わせフォームへ

address 連絡先

秋田工業高等専門学校
COC+事務局

〒011-8511
秋田県秋田市飯島文京町1番1号

TEL:018-847-6108(COC+事務局)
FAX:018-857-3191

Contact お問い合わせ

このページの先頭へ戻る