Ich habe ein Material, dessen dielektrische Eigenschaften gemessen werden müssen. Ich habe eine Literaturrecherche zu den auf Physik und Impedanz basierenden Methoden zur Bestimmung der dielektrischen Komponente durchgeführt.
Dazu muss S11 gemessen werden. Ich kann Schaltungen und PCBs zusammen mit der Entwicklung eingebetteter Systeme entwerfen, habe aber keine großartigen Kenntnisse über HF. Kann jemand vorschlagen, wie ich weiter vorgehen soll?
Ich habe über VNAs gelesen, um S11 zu messen. Kann dies mit einer benutzerdefinierten Miniaturschaltung für 4,5 GHz (unter Verwendung eines relevanten IC wie AD5933) erfolgen?
Messen muss man nicht unbedingt um die Dielektrizitätskonstante Ihres Materials zu bestimmen.
Sie könnten beispielsweise einen Kondensator aus Ihrem Material herstellen, ihn in Reihe oder parallel zu einer Induktivität mit bekanntem Wert schalten und ihn mit einer Wobbelfrequenzquelle anregen. Dann benötigen Sie nur einen Gleichrichter oder HF-Detektor (im Grunde die gleiche Schaltung, aber je nach Betriebsfrequenz anders benannt) und ein Voltmeter (oder ADC), um die Resonanzfrequenz zu ermitteln.
Dies würde wahrscheinlich im Frequenzbereich von 1 kHz bis 10 MHz am besten funktionieren.
Sie könnten aus Ihrem Material einen dielektrischen Resonator herstellen und wiederum eine Wobbelfrequenzquelle, einen HF-Detektor und ein Voltmeter verwenden, um die Resonanzfrequenz zu bestimmen. Dies würde wahrscheinlich im Frequenzbereich von 100 MHz bis ~5 GHz am besten funktionieren.
Wenn Sie sich entscheiden, eine Reflexionsmessung durchzuführen, wenn Sie keine Phaseninformationen benötigen (also immer noch keine vollständige Messung), dann könnten Sie ein VSWR-Meter verwenden. Dies ist viel einfacher als ein VNA, erfordert aber immer noch einen Richtkoppler, um einen zu bauen. Dies bedeutet einige Schwierigkeiten, wenn Sie möchten, dass die Messung eine Oktave oder mehr Frequenz umfasst. Sie können "VSWR-Meter-Schema" googeln und zahlreiche Designideen erhalten.
Wenn es Ihnen nichts ausmacht, die Messung manuell durchzuführen, können Sie messen mit einer Airline-Sonde. Siehe meine Frage zu VSWR , um mehr darüber zu erfahren, wie das aussieht. Die Messung des VSWR gibt die Größe an und die Position der Sonden zum Auffinden der Minima und Maxima ergibt die Phase. Die minimale Frequenz dieser Messung ist begrenzt, da die Luftleitung mindestens eine Viertelwellenlänge lang sein muss, und die maximale Frequenz wird durch die Genauigkeit begrenzt, mit der Sie die Sonden positionieren können (und den Frequenzgang der Sonden).
Ein weiterer Schritt vor dem Bau eines VNA ist ein Vektorvoltmeter. Dies ermöglicht eine automatisierte Messung sowohl der Verstärkung als auch der Phase.
Wenn Sie googeln, finden Sie einige veröffentlichte Designs für selbstgebaute VNAs, die hauptsächlich auf Frequenzen ausgerichtet sind, die im Amateurfunk verwendet werden. Im Grunde bedeutet dies, mehrere Vektorvoltmeter mit Richtkopplern zu kombinieren, um vollständig automatisierte Amplituden- und Phasen-S-Parameter-Messungen zu erhalten.