IEC 61338-1-3:1999

Waveguide type dielectric resonators - Part 1-3: General information and test conditions - Measurement method of complex relative permittivity for dielectric resonator materials at microwave frequency

Describes the measurement methods of the complex relative permittivity of dielectric resonator materials at microwave frequencies by means of the dielectric rod resonator method short-circuited at both ends by parallel conducting plates.

Résonateurs diélectriques à modes guidés - Partie 1-3: Informations générales et conditions d'essais - Méthode de mesure de la permittivité relative complexe des matériaux diélectriques pour les résonateurs diélectriques fonctionnant aux hyperfréquences

Décrit les méthodes de mesure de la permittivité relative complexe des matériaux pour résonateurs diélectriques fonctionnant aux hyperfréquences par la méthode du résonateur diélectrique ayant la forme d'un barreau court-circuité aux deux extrémités par les lames conductrices parallèles.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 29-Nov-1999
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 33.120.10 - Coaxial cables. Waveguides
• Technical Committee: TC 49 - Piezoelectric, dielectric and electrostatic devices and associated materials for frequency control, selection and detection
• Drafting Committee: WG 10 - TC 49/WG 10
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 15-Dec-1999
• Completion Date: 30-Nov-1999

Standards Content (Sample)

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61338-1-3
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1999-11
Résonateurs diélectriques à modes guidés –
Partie 1-3:
Informations générales et conditions d'essais –
Méthode de mesure de la permittivité relative
complexe des matériaux diélectriques pour les
résonateurs diélectriques fonctionnant aux
hyperfréquences
Waveguide type dielectric resonators –
Part 1-3:
General information and test conditions –
Measurement method of complex relative
permittivity for dielectric resonator materials at
microwave frequency
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61338-1-3:1999
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et 2.
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• «Site web» de la CEI* • IEC web site*
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Publié annuellement et mis à jour Published yearly with regular updates
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Terminologie, symboles graphiques Terminology, graphical and letter
et littéraux symbols
En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur For general terminology, readers are referred to
se reportera à la CEI 60050: Vocabulaire Electro- IEC 60050: International Electrotechnical Vocabulary
technique International (VEI). (IEV).
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux For graphical symbols, and letter symbols and signs
et les signes d'usage général approuvés par la CEI, le approved by the IEC for general use, readers are
lecteur consultera la CEI 60027: Symboles littéraux à referred to publications IEC 60027: Letter symbols to
utiliser en électrotechnique, la CEI 60417: Symboles be used in electrical technology, IEC 60417: Graphical
graphiques utilisables sur le matériel. Index, relevé et symbols for use on equipment. Index, survey and
compilation des feuilles individuelles, et la CEI 60617: compilation of the single sheets and IEC 60617:
Symboles graphiques pour schémas. Graphical symbols for diagrams.
* Voir adresse «site web» sur la page de titre. * See web site address on title page.

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INTERNATIONALE IEC
61338-1-3
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1999-11
Résonateurs diélectriques à modes guidés –
Partie 1-3:
Informations générales et conditions d'essais –
Méthode de mesure de la permittivité relative
complexe des matériaux diélectriques pour les
résonateurs diélectriques fonctionnant aux
hyperfréquences
Waveguide type dielectric resonators –
Part 1-3:
General information and test conditions –
Measurement method of complex relative
permittivity for dielectric resonator materials at
microwave frequency
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– 2 – 61338-1-3 © CEI:1999
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 6
INTRODUCTION . 10
Articles
1 Domaine d'application et objet . 12
2 Paramètres à mesurer . 12
3 Théorie et équations de calcul . 14
3.1 Permittivité relative et facteur de pertes. 14
3.2 Détermination de la conductivité relative des lames conductrices . 20
3.3 Coefficient de température de la fréquence de résonance. 22
3.4 Dépendance en température de tan δ . 26
4Préparation du spécimen diélectrique . 26
4.1 Préparation des barreaux diélectriques normalisés . 26
4.2 Préparation du spécimen pour la mesure . 28
5 Equipement et appareil de mesure. 28
5.1 Equipement de mesure . 28
5.2 Appareil de mesure de la permittivité complexe . 30
5.3 Appareil de mesure du coefficient de température . 34
6Procédure de mesure. 34
6.1 Procédure de mesure de la permittivité complexe . 34
6.2 Procédure de mesure du coefficient de température . 40
7Précision de la mesure et évaluation des erreurs . 40
7.1 Erreur de mesure due aux dimensions des lames conductrices. 40
7.2 Erreur de mesure de la conductivité relative . 42
7.3 Erreurs dues à l'espace entre le barreau diélectrique et les lames
conductrices ou à la perturbation de champ . 44
7.4 Résultat de mesure pendant le cycle «round robin» . 44
Annexe A – Bibliographie . 46
Figures
Figure 1 – Configuration d'un résonateur diélectrique en barreau cylindrique court-circuité
aux deux extrémités par deux lames conductrices parallèles. 14
Figure 2 – Diagramme de calcul de la permittivité relative utilisant le mode TE . 16
"01
Figure 3 – Configuration des résonateurs diélectriques normalisés en barreau pour
la mesure de la conductivité des lames conductrices. 20
Figure 4 – Dépendance en température de f (figure 4a) et tan δ (figure 4b)
pour cinq sortes de matériaux diélectriques (ε' = 21, 25, 30, 38 et 90). 24
Figure 5 – Graphique de mode d'un résonateur diélectrique en barreau court-circuité
à deux extrémités par les lames conductrices parallèles. 30
Figure 6 – Diagramme synoptique de l'équipement de mesure . 32
Figure 7 – Appareil pour la mesure de la permittivité complexe . 32

61338-1-3 © IEC:1999 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 7
INTRODUCTION . 11
Clause
1 Scope and object . 13
2 Measuring parameters . 13
3 Theory and calculation equations. 15
3.1 Relative permittivity and loss factor. 15
3.2 Determination of the relative conductivity of conducting plates. 21
3.3 Temperature coefficient of resonance frequency. 23
3.4 Temperature dependence of tan δ. 27
4 Preparation of dielectric specimen . 27
4.1 Preparation of standard dielectric rods. 27
4.2 Preparation of test specimen . 29
5 Measurement equipment and apparatus. 29
5.1 Measurement equipment. 29
5.2 Measurement apparatus for complex permittivity. 31
5.3 Measurement apparatus for temperature coefficient. 35
6 Measurement procedure . 35
6.1 Measurement procedure for complex permittivity . 35
6.2 Measurement procedure for temperature coefficient. 41
7 Accuracy and error estimation. 41
7.1 Measurement error due to the size of conducting plates. 41
7.2 Measurement error of relative conductivity. 43
7.3 Errors due to the airgap between dielectric rod and conducting plates or
to field disturbance . 45
7.4 Result of round robin test (RRT) . 45
Annex A – Bibliography . 47
Figures
Figure 1 – Configuration of a cylindrical dielectric rod resonator short-circuited at both
ends by two parallel conducting plates . 15
Figure 2 – Chart for relative permittivity calculation using TE mode. 17
"01
Figure 3 – Confirmation of standard dielectric rod resonators for measurement
of conductivity of conducting plates . 21
Figure 4 – Temperature dependence of f (figure 4a) and tan δ (figure 4b) for
five kinds of dielectrics (ε' = 21, 25, 30, 38 and 90) . 25
Figure 5 – Mode chart of a dielectric rod resonator short-circuited at both ends
by parallel conducting plates . 31
Figure 6 – Schematic diagram of measurement equipment. 33
Figure 7 – Measurement apparatus for complex permittivity . 33

– 4 – 61338-1-3 © CEI:1999
Figure 8 – Appareil de mesure du coefficient de température . 34
Figure 9 – Réponse en fréquence d'un résonateur en mode TE ayant ε' = 37,5,
d = 8,00 mm et h = 3,3 mm . 38
Figure 10 – Affaiblissement d'insertion IA , fréquence de résonance f et largeur de bande
0 0
à demi-puissance Δf . 38
Figure 11 – Erreur de mesure sur ε' et tan δ en fonction du rapport des dimensions d'/d. 42
Tableaux
Tableau 1 – Exemples de dimensions des barreaux diélectriques normalisés. 26
Tableau 2 – Exemple de la fréquence de résonance en mode TE pour les
différents ε' et différentes dimensions d'un spécimen diélectrique . 28
Tableau 3 – Dimensi
...