การวัดค่าไดอิเล็กทริกของตัวกลางด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้นำเสนอการพัฒนาระบบวัดค่าไดอิเล็กทริกของอภิวัสดุในรูปแบบตัวกลางไดอิเล็กทริกทั้งหมด 4 รูปแบบ โดยระบบวัดค่าไดอิเล็กทริกของอภิวัสดุแยกเป็นสององค์ประกอบหลัก ได้แก่ (1) ชุดเครื่องมือวัด ซึ่งใช้สายอากาศปากแตรที่ความถี่ 2.1 GHz จำนวน 2 ตัว ร่วมกับเครื่องวิเคราะห์เวกเตอร์เครือข่าย (VNA) และ (2) ระบบประมวลผลสัญญาณด้วย MATLAB สำหรับคำนวณพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า ผลการทดสอบยืนยันว่าระบบสามารถประเมินค่าไดอิเล็กทริกสัมพัทธ์ () ในช่วง 1.04 - 1.58 ด้วยความคลาดเคลื่อนไม่เกิน ±2 % เมื่อเปรียบเทียบผลระหว่าง การวัดทดสอบด้วยระบบวัดค่าไดอิเล็กทริกของอภิวัสดุกับการจำลองแบบด้วยโปรแกรมสำเร็จรูป CST Microwave Studio เมื่อเปรียบเทียบความแตกต่างของการวัดผลเชิงประสิทธิภาพของโครงสร้างอภิวัสดุแบบอลูมิเนียมแท่งพบว่า การเพิ่มจำนวนชั้นของอภิวัสดุช่วยขยายแถบความถี่ส่งผ่านเป็น 1.65 - 2.50 GHz หรือมีแบนด์วิดท์เชิงเศษส่วนประมาณ 46 % ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของแนวทางที่นำเสนอทั้งในการออกแบบอภิวัสดุและในการสร้างระบบวัดต้นทุนตํ่าที่สามารถทดแทนอุปกรณ์วัดค่าไดอิเล็กทริกเชิงพาณิชย์ที่มีราคาสูงในปัจจุบันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เอกสารอ้างอิง
Baker-Jarvis, J.R., Janezic, M.D., Grosvenor, J.H and Geyer, R.G. (1992). Transmission/Reflection and Short-Circuit Line Methods for Measuring Permittivity and Permeability. National Institute of Standards and Technology Technical Note 1355.
Balanis, C.A. (2016). Antenna Theory: Analysis and Design (4thed). Wiley.
Chen, L.F., Ong, C.K., Neo, C.P., Varadan, V.V. and Varadan, V.K. (2004). Microwave Electronics: Measurement and Materials Characterization. John Wiley & Sons Ltd., Chichester. http://dx.doi.org/10.1002/0470020466
Cho, K.W., Mazaheri, M.H., Gummeson, J., Abari, O. and Jamieson, K. (2021). mmWall: A Reconfigurable Metamaterial Surface for mmWave Networks. Proceedings of the 22nd International Workshop on Mobile Computing Systems and Applications, 119-125. https://doi.org/10.1145/3446382.3448665
Cummer, S.A., Popa, B.-I. and Hand, T.H. (2008). Q-based Design Equations and Loss Limits for Resonant Metamaterials. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 56(1), 127-132. https://doi.org/10.1109/TAP.2007.912959
Fan, G., Sun, K., Hou, Q., Wang, Z., Liu, Y. and Fan, R. (2021). Epsilon-Negative Media from the Viewpoint of Materials Science. The European Physical Journal Applied Metamaterials, (EPJ Applied Metamaterials), 8, 1-17. https://doi.org/10.1051/epjam/2021005
Gregory, A.P. and Clarke, R.N. (2005). Dielectric Metrology with Coaxial Sensors. Metrology Division, National Physical Laboratory.
Keysight Technologies. (2019). Basics of Measuring the Dielectric Properties of Materials [Application Note]. Keysight.
Lang, R., Li, M., O’Dell, B., Zhou, Y. and Vine, D.L. (2022). A Cavity System for Seawater Dielectric Measurements at P-band. IGARSS 2022 - 2022 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, (pp. 6978-6981). Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.. https://doi.org/10.1109/IGARSS46834.2022.9884131
Li, Z., Mu, Y., Han, J., Gao, X. and Li, L. (2020). Dual-Polarized Antenna Design Integrated with Metasurface and Partially Reflective Surface for 5G Communication. The European Physical Journal Applied Metamaterials (EPJ Applied Metamaterials), 7(3), https://doi.org/10.1051/epjam/2020004
McRae, C.R.H., Wang, H., Gao, J., Brecht, T. and Reagor, M., Vissers, M.R., Brecht, T., Dunsworth, A., Pappas, D.P. and Mutus, J. (2020). Materials Loss Measurements Using Superconducting Microwave Resonators. Review of Scientific Instruments, 91(9). https://doi.org/10.1063/5.0017378
Murthy, N.S. (2020). Improved Isolation Metamaterial-Inspired mm-Wave MIMO Dielectric Resonator Antenna for 5G Applications. Progress in Electromagnetics Research C, 100, 247-261. https://doi.org/10.2528/PIERC19112603
Nicolson, A.M. and Ross, G.F. (1970). Measurement of the Intrinsic Properties of Materials by Time-Domain Techniques. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 19(4), 377-382. https://doi.org/10.1109/TIM.1970.4313932
Pozar, D.M. (2011). Microwave Engineering (4thed). Wiley. https://doi.org/10.1002/9780470631553
Rammah, A.A., Zakaria, Z., Ruslan, E. and Isa, A.A.M. (2015). Comparative Study of Materials Characterization Using Microwave Resonators. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 9(1), 76-85. https://www.ajbasweb.com/old/ajbas/2015/76-85.pdf
Santalunai, N., Santalunai, S., Rattananamlom, A., Chaipanya, P., Meesawad, P., Thongsopa, C. and Pumpoung, T. (2022). Investigation on Characteristics of Metamaterials by Using Metallic Rod Structure for Antenna Engineering. Przegląd Elektrotechniczny, 98(5), 103-109. https://doi.org/10.15199/48.2022.05.19
Shahid Aziz, R., Koziel, S. and Pietrenko-Dabrowska, A. (2024). Millimeter Wave Negative Refractive Index Metamaterial Antenna Array. Scientific Reports, 14, https://doi.org/10.1038/s41598-024-67234-z
Singh, G., Ni, R. and Marwaha, A. (2015). A Review of Metamaterials and it’s Applications. International Journal of Engineering Trends and Technology, 19(6), 305-310. http://dx.doi.org/10.14445/22315381/IJETT-V19P254
Šarolić, A. and Matković, A. (2022). Dielectric Permittivity Measurement Using Open-Ended Coaxial Probe-Modeling and Simulation Based on the Simple Capacitive-load model. Sensors, 22(16), https://doi.org/10.3390/s22166024
Teseme, W.B. and Weldeselassie, H.W. (2020). Review on the Study of Dielectric Properties of Food Materials. American Journal of Engineering and Technology Management, 5(5), 76-83. https://doi.org/10.11648/j.ajetm.20200505.11
Thakur, K., Singhai, R. and Kushwaha, A.S. (2024). Metamaterial Antennas for 5G and Beyond: A Comprehensive Review of Advances, Challenges and Future Directions. 2024 IEEE 2nd International Conference on Innovations in High-Speed Communication and Signal Processing (IHCSP), 1-5. http://doi.org/10.1109/IHCSP63227.2024.10959886
Vergnano, A., Godio, A., Raffa, C.M., Chiampo, F., Tobon Vasquez, J.A. and Vipiana, F. (2020). Open-Ended Coaxial Probe Measurements of Complex Dielectric Permittivity in Diesel-Contaminated Soil During Bioremediation. Sensors, 20(22), https://doi.org/10.3390/s20226677
Vineetha, K.V., Madhav, B.T.P., Kumar, M.S., Das, S., Islam, T. and Alathbah, M. (2023). Development of Compact Bandpass Filter Using Symmetrical Metamaterial Structures for GPS, ISM, Wi-MAX, and WLAN Applications. Symmetry, 15(11), https://doi.org/10.3390/sym15112058
