캐비티 재질이 마이크로파 유전체 공진기의 Q값 측정에 미치는 영향

Effect of Cavity Material on the Q-Factor Measurement of Microwave Dielectric Materials

마이크로파 유전체의 Q 값 측정에 널리 사용되고 있는 유전체 공진기 방법에서 캐비티의 재질변화가 유전체의 Q 값 측정에 미치는 오차요인에 대해 HFSS 시뮬레이션과 실측평가를 병행하여 조사하였다. HFSS의 전자계 벡터 형상으로부터 TE01δ 모드의 공진주파수를 결정하고 S₂¹ 파라메터의 3dB 대역폭으로부터 Q 값을 계산하였다. 캐비티 금속이 Cu, SUS, Au 등으로 변화할 경우 유전체 공진기의 Q 값 측정에 큰 오차는 발생하지 않았으나, 금속이 산화하여 전도도가 수 천 정도로 떨어질 경우 Q 값이 매우 낮게 측정되는 오차가 발생함을 확인하였다. 이러한 시뮬레이션 결과는 실제로 다양한 재질의 금속 캐비티를 가지고 유전체 공진기의 Q 값을 측정해 본 결과 서로 일치되는 관련성을 나타내었다.

Effects of cavity material on the Q-factor measurement of microwave dielectric materials were studied by HFSS simulation and the measurements using metal cavity. TE01δ mode resonant frequency was determined from the electric and magnetic field patterns and the loaded Q-factor was calculated from 3dB bandwidth of S₂¹ spectrum. When the cavity metal materials were Cu, SUS and Au cavity, the level of Q-factor was similar. However, Q-factor was significantly decreased when the cavity metal material was CuO. The Q-factor measurements of dielectric resonator by network analyzer using various metal cavity exhibits consistent behavior.