博碩士論文 89521053 詳細資訊




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姓名 黃俊仁(Chun-Jen Huang)  查詢紙本館藏   畢業系所 電機工程學系
論文名稱 介電係數量測技術之研究
(The research of dielectric measurement technique)
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摘要(中) 摘要
本篇論文主要在討論有關介電質量測的技術。我們使用到的量測儀器是網路分析儀(vector network analyzer),在探討量測技術之前為便利之後量測上的需要,會先對網路分析儀的校準原理加以說明。
而在本篇論文的量測技巧共包含了兩種方法,所針對的對象是非損耗性(lossless)的介質。其中一者是利用NRW (Nicolson-Ross-Weir)法來推算物質的介電係數。而與一般的NRW法較不一樣的是我們還會配合基因演算法(Genetic Algorithms)來修正所推算的結果,如此一來可大大提升量測結果的準確性。
另一則是利用環共振器在其上方介質改變時其共振特性也會跟著改變的原理來推衍待測物之介電係數。最後還會針對待測物一些物理特性改變時對環共振器的影響作一靈敏度的分析。使用上述的兩種介電質量測方法,已可以量測絕大多數無損耗(lossless)介質的介電係數。
摘要(英) Abstract
In this paper, we are concerned with techniques for measuring the dielectric constant. We use vector network analyzer in measuring, so we reviewed the calibration of VNA before measuring.
In this paper, there are two techniques in measuring. The objects we measure are low loss dielectrics. One of the two techniques is NRW method. We correct the results with genetic algorithms (GA). After using GA we can improve the accuracy of our results.
The other of the two techniques, we use the ring resonator. Basically, the dielectric constants are to be inferred from the shift of the resonant frequency and the quality factor of the resonator after placing the resonator in contact with medium. Finally, we make the sensitivity analysis for the results.
關鍵字(中) ★ 植物
★ 基因
★ 量測
★ 葉片
★ 介電
★ 環形
★ 共振器
關鍵字(英) ★ resonator
★ ring
★ dielectric
★ measurement
★ genetic
論文目次 目錄
摘要 ……………………………………………..…………………..I
目錄 ………………………………………………….……………..III
圖目錄 …………………………………………………….………..V
表目錄 ………………………………………………………….…..VII
第一章 緒論
1-1 研究動機 …..…….………………………………………1
1-2 內容概要 …………………………………..…………….2
第二章 Waveguide S參數校準方法
2-1 網路分析儀誤差成因 …..…….…………………………..4
2-2 One port 的waveguide S參數校準方法 ………………5
2-3 Two ports的waveguides S參數校準方法 ………… 7
2-4 waveguide 作sample holder之S參數校準 ………….14
2-5 以de-embedding的方法校準 …………………………. 17
第三章 NRW法配合基因演算法量測介電係數
3-1 NRW法量測介電係數 ………………………………… 21
3-2 基因演算法(Genetic Algorithms) …………………..23
3-2-1 基因演算法的簡介 ………………………….……… 24
3-2-2 基因演算法在介電係數量測的應用 .………………...25
3-3實驗結果 …………………………………………………29
3-4 總結 …………………………………………………33
第四章 環形共振腔量測介電係數
4.1 理論的推導 ……………………………………………..35
4.2 電路規格 ……………………………………………40
4.3 模擬 ………………………………………………….……41
4-4 敏感度分析 ………………………………………………42
4-5 經驗方程式 ………………………………………………46
4-6 總結 ……………………..…………………………………47
第五章 結論 ……....………………………………………………49
參考文獻 ……………..………………………………………………51
圖目錄
Fig.2.1 誤差參數的示意圖 ………………………………………4
Fig.2.2 誤差參數的示意圖 ……………………………………5
Fig.2.3 誤差參數的示意圖 ………………………………………5
Fig.2-4 包含誤差參數的網路分析儀反射係數示意圖 ……………6
Fig.2-5 反射係數誤差模式信號流程圖 ……………………………6
Fig.2-6網路分析儀量測穿透係數示意圖 …………………………8
Fig.2-7網路分析儀之誤差示意圖 ……………………………8
Fig.2-8對應 穿透係數之6項誤差參數示意圖 ………………8
Fig.2-9對應順向穿透係數 之6項誤差係數之信號流程圖 …9
Fig.2-10對應逆向穿透係數 之6項誤差係數之信號流程圖 ..9
Fig.2-11以port2尾端作為sample holder的示意圖 ……………14
Fig.2-12以網路分析儀量測一電晶體參數的示意圖 ………………17
Fig.2-13以de-embedding網路去除接頭效應的示意圖 …………17
Fig.3-1利用Waveguide求待測物厚度示意圖 …………………21
Fig.3-2 利用waveguide量測的信號流程圖 …………………….21
Fig.3-3 多峰谷問題 …………………………………………………24
Fig.3-4基因演算法流程圖 ………………………………………… 28
Fig.3-5 Teflon厚度vs.頻率 …………………………………… 30
Fig.3-6 Teflon介電係數vs.頻率 ……………………………… 31
Fig.3-7 Teflon導電係數vs.頻率 ……………………………… 31
Fig.3-8植物葉片厚度vs.頻率 …………………………… 31
Fig.3-9植物葉片介電係數vs.頻率 ………………………………32
Fig.3-10植物葉片導磁係數vs.頻率 ………………………………32
Fig.3-11五片植物葉片的介電係數vs.頻率 ……………………32
Fig.3-12五片植物葉片的導電係數vs.頻率 ……………………33
Fig. 4-1 環形共振器的俯視圖與側視圖 …………………………35
Fig.4-2 微帶線參數示意圖 ………………………………………36
Fig.4-3 以IE3D模擬環共振器的示意圖 …………………………41
Fig.4-4 利用IE3D模擬與實際的環共振器的 ………………..42
Fig.4-5 利用IE3D模擬和實際量測共振頻率的比較 …………43
Fig.4-6 模擬ε =1~15時待測物厚度對頻率偏移百分比…….….44
Fig.4-7 模擬ε =16~30時待測物厚度對頻率偏移百分比 ………44
Fig.4-8利用不同樣本所量出負載介電係數對-3dB頻寬的關係圖…45
Fig.4-9利用不同樣本所量出負載介電係數對Q值的關係圖…….…46
表目錄
Table 3-1五片植物葉片厚度使用(3.5)、GA、caliper的比較 ………33
Table 4-1 電路的各項規格與參數 ………………………………40
Table 4-2 以其中六個介質求係數並反推另一個介質 …………….47
Table 4-3量測地板與牆壁介電係數 ………………………………..47
參考文獻 參考文獻
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指導教授 丘增杰(Tsen-Chieh Chiu) 審核日期 2002-6-15
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