JIS R 1660-2:2004 ファインセラミックスのミリ波帯における誘電特性測定方法―第２部：開放形共振器方法

                                                                                 R 1660-2 : 2004

まえがき

  この規格は,工業標準化法第12条第1項の規定に基づき,社団法人日本ファインセラミックス協会(JFCA)
/財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格(日本産業規格)を制定すべきとの申出があり,日
本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日本工業規格(日本産業規格)である。
  この規格の一部が,技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権,又は出願公開後の
実用新案登録出願に抵触する可能性があることに注意を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会
は,このような技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権,又は出願公開後の実用新
案登録出願にかかわる確認について,責任はもたない。
  JIS R 1660-2には,次に示す附属書がある。
    附属書1(参考)測定の流れ
    附属書2(参考)開放形共振器における信号の入出力方法の例
  JIS R 1660の規格群には,次に示す部編成がある。
    JIS R 1660-1 第1部 : 遮断円筒導波管方法
    JIS R 1660-2 第2部 : 開放形共振器方法
    JIS R 1660-3 第3部 : NRDガイド励振誘電体共振器方法

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――――― [JIS R 1660-2 pdf 1] ―――――

R 1660-2 : 2004

pdf 目 次

ページ

•  1. 適用範囲・・・・[1]
•  2. 引用規格・・・・[1]
•  3. 定義・・・・[1]
•  4. 記号及び定義・・・・[1]
•  5. 測定項目・・・・[2]
•  6. 測定原理・・・・[2]
•  7. 試験環境・・・・[2]
•  8. 測定装置及び開放形共振器・・・・[2]
•  8.1 測定装置の構成・・・・[3]
•  8.2 シンセサイザ形掃引式信号発生器・・・・[4]
•  8.3 ベクトル形ネットワークアナライザ・・・・[4]
•  8.4 開放形共振器・・・・[4]
•  9. 測定準備・・・・[5]
•  10. 開放形共振器の調整・・・・[6]
•  10.1 両球面間距離(共振器長)Dの決定・・・・[7]
•  10.2 TEM00q基本モードの共振周波数の測定手順・・・・[7]
•  10.3 両球面間距離(共振器長)D及びモード次数qの計算・・・・[7]
•  10.4 試料中心位置の校正・・・・[9]
•  11. 測定・・・・[9]
•  11.1 試料の厚みtの測定・・・・[9]
•  11.2 共振周波数及びQの測定・・・・[9]
•  12. ε′及びtanδの計算・・・・[10]
•  12.1 ε′の計算・・・・[10]
•  12.2 tanδの計算・・・・[11]
•  13. ε′及びtanδの誤差計算・・・・[11]
•  14. 報告・・・・[12]
•  附属書1(参考)測定の流れ・・・・[13]
•  附属書2(参考)開放形共振器における信号の入出力方法の例・・・・[14]

――――― [JIS R 1660-2 pdf 2] ―――――

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                           R 1660-2 : 2004

ファインセラミックスのミリ波帯における誘電特性測定方法−第2部 : 開放形共振器方法

Measurement method for dielectric properties of fine ceramics in millimeter wave frequency range−Part2:Open resonator method

1. 適用範囲

 この規格は,主にミリ波回路に用いる低損失誘電体基板用ファインセラミックスの,開放
形共振器方法によるミリ波帯における誘電特性の測定方法について規定する。
    備考 開放形共振器方法とは,互いに対向する球面反射鏡によってその電磁界分布がガウシアンビー
          ム定在波からなるTEMモード共振器を構成し,その中央に低損失誘電体基盤を設置した場合
          の共振周波数及びQ値の変化から試料の誘電特性を求める方法である。この方法は,周波数の
          上限が300GHzと高いのが特徴であるが,tanδの測定範囲は他の方法に比べて狭い。

2. 引用規格

 次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成す
る。これらの引用規格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。
    JIS B 0601 製品の幾何特性仕様 (GPS)−表面性状 : 輪郭曲線方式−用語,定義及び表面性状パラメー
       タ
    JIS B 7502 マイクロメータ
    JIS B 7507 ノギス
    JIS R 1600 ファインセラミックス関連用語
    JIS R 16XX-1 ファインセラミックスのミリ波帯における誘電特性試験方法−第1部 : 遮断円筒導波
        管方法

3. 定義

 この規格で用いる主な用語の定義は,JIS R 1600及びJIS R 16xx-1による。

4. 記号及び定義

 この規格で用いる記号及びそれらの定義は,表1による。
                                      表 1 記号及び単位
                記号     単位                   定義                  参照箇条番号
                 M       mm     球面反射鏡の直径                           6.
                 R0      mm     球面反射鏡の曲率半径                       6.
                 D       mm     両球面間距離(共振器長)                   6.
                Dm       mm     両球面間距離の測定値(共振器長)           9.
                 t       mm     試料の厚さ                                 6.
                 λ      mm     波長(λ=c/f, f は周波数)               12.1
                 f0      GHz    試料を入れないときの共振周波数           11.2.1

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R 1660-2 : 2004
                                  表 1 記号及び単位(続き)
                 fL      GHz    試料を入れたときの共振周波数             11.2.2
                 c      mm/s    光速,2.997 92×1011                      10.2
                Q0              試料を入れないときの負荷Q                11.2.1
                QL              試料を入れたときの負荷Q                  11.2.2
                  s             推定比誘電率                               9.
                 f       GHz    測定周波数                                 9.
                Woa      mm     ビームウエスト直径                         9.
                 m              15の整数                                   9.
                 q              TEM00qモードのモード次数                  10.2

5. 測定項目

 この規格で測定する項目は,複素比誘電率の実数部(以下,比誘電率という。)         び誘電
正接 tanδ とする。
  なお,この測定が適用できる測定周波数,           びtanδ の範囲は次による。
         測定周波数    : 50300 GHz
                        : 240
         tanδ          : 10−510−2

6. 測定原理

 図1に示すように,試験試料の誘電体平行平板試料を2枚の対向する球面反射鏡によって
構成された開放形共振器の中央に挿入する。
  試料の           ‰     試料の厚さ(t),共振器長(D),球面反射鏡の曲率半径(R0)及び試料を挿入したときの
TEM00q(q=0,1,2,・・・・・)基本モードの共振周波数(f0)の測定から求められる。また,この比誘電率の値(
試料挿入前の負荷Q値(Q0)及び試料挿入後の負荷Q値(QL)との測定から,試料の誘電正接(tanδ)を求める
ことができる。
  測定の流れを附属書1に示す。
                                           D
                                                           tanδ
                                                   R0
                                                 ×
                                                            M
                                     ×
                                       R0
                                            t
                    図 1 比誘電率及び誘電正接の測定に使用する開放形共振器

7. 試験環境

 特に指定がない限り,試験環境の温度は25±2 ℃とし,相対湿度は60 %以下とする。

8. 測定装置及び開放形共振器

――――― [JIS R 1660-2 pdf 4] ―――――

                                                                                              3
                                                                                 R 1660-2 : 2004

8.1 測定装置の構成

 測定装置の構成例を,図2に示す。図2 a) は,スカラー形ネットワークアナライ
ザを使用したもの,図2 b) は,ベクトル形ネットワークアナライザを使用したものを示す。
    参考 図2 a) では,掃引信号発生器から出たミリ波信号は,方向性結合器で分割され,その一方は基
          準信号として検波器を介してネットワークアナライザに入力される。他方は,試料を装着した
          開放形共振器に入力される。開放形共振器を透過した信号は検波器を介してネットワークアナ
          ライザに入力され,基準信号との振幅比として,縦軸に透過減衰量,横軸に周波数の形で画面
          上に表示される。
                           シンセサイザ形                   スカラー形
                           シンセサイザ型                   スカラー型
                                                           ネットワーク
                           掃引信号発生器
                           掃引信号発生器              ネットワークアナライザ
                                                            アナライザ
                                             基準信号用
                                              基準信号用
                                    アイソレータ
                                   アイソレータ
                                  アイソレータ 検波器
                                               検波器
                        方向性
                        方向性                                               基準信号用
                                                                             試験信号用
        ×N 信号逓倍器
        ×N 信号逓倍器         アイソレータ
                               アイソレータ    開放型共振器
                                               開放形共振器        アイソレータ
                                                                 アイソレータ
                                                                  アイソレータ
                        結合器
                        結合器                                                 検波器
                                                                               検波器
                                          基準レベル測定用伝送路
                                          基準レベル測定用伝送路
                      a) スカラー形ネットワークアナライザを使用した構成例
                                          ベクトル形
                                         ネットワーク
                                           ベクトル型
                                          アナライザ
                                      ネットワークアナライザ
                      Sパラメータ
                      Sパラメータ          開放形共振器         Sパラメータ
                                                               Sパラメータ
                                          開放型共振器
                    ミリ波モジュール
                    ミリ波モジュール                          ミリ波モジュール
                                                             ミリ波モジュール
                                     基準レベル測定用伝送路
                                     基準レベル測定用伝送路
                      b) ベクトル形ネットワークアナライザを使用した構成例
                                    図 2 試験装置の構成例
    参考 図2 b) では,送信側ミリ波帯Sパラメータ・モジュールから出力されたミリ波信号は,開放形
          共振器を透過し,受信側ミリ波帯Sパラメータ・モジュールに入力され検波される。これと同
          時に送信側ミリ波帯Sパラメータ・モジュール内部で検波された基準信号との振幅比として,
          縦軸に透過減衰量,横軸に周波数の形で画面上に表示される。

――――― [JIS R 1660-2 pdf 5] ―――――

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