DIN EN 62810-2015 Cylindrical cavity method to measure the complex permittivity of low-loss dielectric rods (IEC 62810 2015) German version EN 62810 2015《用圆柱形谐振腔法测量低损耗介质棒材的复介电常数(IE.pdf

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1、Dezember 2015DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDEPreisgruppe 14DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS

2、 17.220.20!%F=A“2352630www.din.deDDIN EN 62810Zylindrisches Hohlraumverfahren zur Messung der komplexen Permittivitt von verlustarmen dielektrischen Stben (IEC 62810:2015);Deutsche Fassung EN 62810:2015Cylindrical cavity method to measure the complex permittivity of lowloss dielectric rods (IEC 6281

3、0:2015);German version EN 62810:2015Mesure de la permitivit complexe des barreaux dilectriques faibles pertes par la mthode de la cavit cylindrique (IEC 62810:2015);Version allemande EN 62810:2015Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 19 SeitenDIN EN

4、62810:2015-12 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2015-03-24 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2015-12-01. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 62810:2013-08. Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium UK 412.4 Passive HF- und Mikrowell

5、enbauelemente“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom SC 46F RF and microwave passive components“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu d

6、em Datum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr de

7、n Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf ein Dokument ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils aktuellste Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments. Fr den Fall ein

8、er datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe des Dokuments. Der Zusammenhang der zitierten Dokumente mit den entsprechenden Deutschen Dokumenten ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entspreche

9、nden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. Das Original-Dokument enthlt Bilder in Farbe, die in der Papierversion in einer Graustufen-Darstellung wiedergegeben werden. Elektronische

10、Versionen dieses Dokuments enthalten die Bilder in der originalen Farbdarstellung. EN 62810 Mai 2015 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE ICS 33.120.30 Deutsche Fassung Zylindrisches Hohlraumverfahren zur Messung der komplexen Permittivitt von verlustarmen dielektrischen Stben (IEC 6281

11、0:2015) Cylindrical cavity method to measure the complex permittivity of low-loss dielectric rods (IEC 62810:2015) Mesure de la permitivit complexe des barreaux dilectriques faibles pertes par la mthode de la cavit cylindrique (IEC 62810:2015) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2015-03-24 an

12、genommen. CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit i

13、hren bibliographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC Management Centre oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener

14、Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem CEN-CENELEC Management Centre mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, der ehema

15、ligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen R

16、epublik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique CEN-CENELEC Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2015 CENEL

17、EC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 62810:2015 DDIN EN 62810:2015-12 EN 62810:2015 Vorwort Der Text des Dokuments 46F/242/CDV, zuknftige 1. Ausgabe der IEC 62810, erarbeitet vom SC 46F R.F.

18、 and microwave passive components“ des IEC/TC 46 Cables, wires, waveguides, R.F. connectors, R.F. and microwave passive components and accessories“, wurde zur parallelen IEC-CENELEC-Abstimmung vorgelegt und von CENELEC als EN 62810:2015 angenommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datu

19、m, zu dem dieses Dokument auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2015-12-24 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die diesem Dokument entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2018-03-24 Es wird auf d

20、ie Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CENELEC und/oder CEN sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 62810:2015 wurde von CENELEC ohne

21、irgendeine Abnderung als Europische Norm angenommen. In der offiziellen Fassung ist unter Literaturhinweise“ zu der aufgelisteten Norm die nachstehende Anmerkung einzutragen: IEC 60556 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 60556. 2 DIN EN 62810:2015-12 EN 62810:2015 Inhalt SeiteVorwort .2 1 Anwendungsbereic

22、h.4 2 Normative Verweisungen.4 3 Messparameter 4 4 Theorie und Gleichungen.4 5 Messsystem .11 6 Messverfahren13 6.1 Vorbereiten der Prfeinrichtung .13 6.2 Messung des Referenzpegels13 6.3 Messung der Parameter des Hohlraums: 13 r6.4 Messung der komplexen Permittivitt des Prfmusters: , tan 14 Anhang

23、A (informativ) Beispiel der Messergebnisse und Genauigkeit .15 Literaturhinweise 17 Bilder Bild 1 Konstruktion eines zylindrischen Hohlraumresonators .5 Bild 2 Korrekturfaktor C fr .6 1Bild 3 Korrekturfaktor C fr tan mit unterschiedlichen Werten von d .8 2 1Bild 4 Schematische Darstellung der Messsy

24、steme .12 Bild 5 Resonanzfrequenz f , Einfgungsdmpfung IA und Halbleistungsbandbreite f .13 0 0 BWBild 6 Frequenzantwort des TM -Modes zylindrischer Hohlrume14 010Tabellen Tabelle 1 Numerische Werte des Korrekturfaktors C 7 1Tabelle 2 Numerische Werte des Korrekturfaktors C 9 2Tabelle 3 Numerische W

25、erte des Korrekturfaktors C 10 2Tabelle A.1 Parameter des Hohlraums und des Probenstabes15 Tabelle A.2 Resonanzfrequenzen und unbelastete Q-Faktoren .15 Tabelle A.3 Angenherte Werte und Werte der relativen Leitfhigkeit.15 Tabelle A.4 Korrekturfaktoren und Messergebnisse .15 Tabelle A.5 Messunsicherh

26、eit von 16 Tabelle A.6 Messunsicherheit von tan 16 3 DIN EN 62810:2015-12 EN 62810:2015 1 Anwendungsbereich Diese Internationale Norm beschreibt ein Messverfahren zur Messung der komplexen Permittivitt eines dielektrischen Stabes im Frequenzbereich von Mikrowellen. Dieses Verfahren wurde zur Bestimm

27、ung der dielektrischen Eigenschaften von verlustarmen Werkstoffen in Koaxialkabeln und elektronischen Gerten zum Einsatz in Mikrowellensystemen entwickelt. Es verwendet den TM010-Mode in einem kreiszylindrischen Hohlraum und stellt genaue Messergebnisse einer Probe eines dielektrischen Stabes zur Ve

28、rfgung; dabei wird die Wirkung von Einsetzlchern auf der Grundlage der grndlichen elektromagnetischen Analyse (en: rigorous electromagnetic analysis) exakt bercksichtigt. Im Vergleich mit dem in IEC 60556 21)beschriebenen herkmmlichen Verfahren weist dieses Verfahren die folgenden Merkmale auf: Die

29、Werte der relativen Permittivitt und des Verlustwinkels tan einer Probe eines dielektrischen Stabes knnen genau und zerstrungsfrei gemessen werden. Die Messgenauigkeit liegt innerhalb von 1,0 % fr und innerhalb 20 % fr tan . Die Wirkung der Einsetzlcher fr die Probe wird unter Verwendung der vorlieg

30、enden Korrektur-diagramme korrigiert. Dieses Verfahren ist anwendbar fr Messungen unter folgenden Bedingungen: Frequenz: 1 GHz f 10 GHz; relative Permittivitt: 1 100; Verlustwinkel: 104 tan 101. 2 Normative Verweisungen Leer. 3 Messparameter Die Messparameter sind wie folgt definiert: r= j (1) tan =

31、 / (2) Dabei sind und Real- und Imaginrteil der komplexen relativen Permittivitt r. 4 Theorie und Gleichungen In Bild 1 wird die Konstruktion eines Hohlraumresonators dargestellt, der in diesen Messungen verwendet wird und aus Kupfer mit dem Durchmesser D und der Hhe H mit den Einsetzlchern fr die P

32、robe mit einem Durchmesser d2und einer Tiefe g, die koaxial ausgerichtet sind, aufgebaut ist. Eine Probe eines dielektri-schen Stabes mit und tan und mit dem Durchmesser d1wird in die Lcher eingefhrt. Der TM010-Mode, in dem die elektrische Feldkomponente im Hohlraum parallel zum Probestab liegt, wir

33、d fr die Messung verwendet. Unter Bercksichtigung des Effekts der Einsetzlcher fr die Probe auf der Grund-lage der grndlichen elektromagnetischen Analyse wird und tan aus den gemessenen Werten der Resonanzfrequenz f0und dem unbelasteten Q-Faktor Quberechnet. Um die mhsame numerische 1)Zahlen in ecki

34、gen Klammern beziehen sich auf die Literaturhinweise. 4 DIN EN 62810:2015-12 EN 62810:2015 Berechnung zu vermeiden und die Messungen zu vereinfachen, wird das folgende Verfahren in diese Messung aufgenommen: Bild 1 Konstruktion eines zylindrischen Hohlraumresonators Die folgenden Schritte sind auszu

35、fhren: 1) Im ersten Schritt sind die Richtwerte pund tan paus den Werten f0und Qumit Hilfe der einfachen Strungsgleichungen, bei denen die Wirkung der Einsetzlcher fr die Probe vernachlssigt wird, zu bestimmen. Der Index p bezeichnet die berechneten Werte mithilfe der folgenden Strungsgleichungen: 1

36、121110p+=dDfff (3) =u0u121pp1121tanQQdD (4) Dabei ist 855,1)(12011= xJ . ist die Bessel-Funktion n-ter Ordnung der ersten Art und )(nxJ 405,201=x ist die erste Wurzel aus . Die Werte f0=)(0xJ0und Qu0sind die Resonanzfrequenzen bzw. der unbelastete Q-Faktor, gemessen fr den Hohlraum ohne Probe. Die W

37、erte fr f1und Qu1wurden fr einen Hohlraum mit Probe gemes-sen. 2) Im zweiten Schritt sind genaue Werte fr und tan aus pund tan punter Verwendung der folgenden Gleichungen mit berechneten Korrekturfaktoren auf der Basis der grndlichen Analyse zu erhalten: p1 C= (5) (6) p2tantan C=Dabei sind die Korre

38、kturfaktoren C1und C2aufgrund der Einsetzlcher fr die Probe und Fehler, die in den Strungsgleichungen enthalten sind, numerisch unter Verwendung der Ritz-Galerkin-Methode 3, 5 berechnet, wie in den Bildern 2 und 3 gezeigt; die entsprechenden Daten werden detailliert in den Tabellen 1, 2 und 3 aufgef

39、hrt. Die fehlenden Daten von C1und C2knnen durch Interpolation oder Extrapolation aus den Tabellen erhalten werden. Die Korrekturfaktoren, die in diesen Tabellen gezeigt werden, sind fr den Hohlraum berechnet mit D = 76,5 mm, H = 20,0 mm, d2= 3,0 mm und g = 10,0 mm, 5 DIN EN 62810:2015-12 EN 62810:2

40、015 wobei die Resonanzfrequenz etwa 3 GHz betrgt. C1wird auch fr einen Hohlraum mit dem gleichen Seitenverhltnis verwendet wie H/D, d2/D und g/D. Aus der Analyse fr einen Hohlraum mit Einsetzlchern, die eine Grenzfrequenz des TM01-Modes eines zylindrischen Wellenleiters bilden, wurde gefunden, dass

41、f0fr g 10 mm und d2= 3 mm zu einem konstan-ten Wert konvergiert. Daher sind die in den Bildern 2 und 3 dargestellten Korrekturfaktoren fr eine Probe eines dielektrischen Stabes mit d110 mm und d2= 3 mm zu einem konstan-ten Wert konvergiert. Daher sind die in den Bildern 2 und 3 dargestellten Korrekt

42、urfaktoren fr einen dielektrischen Stab mit d1 3 mm und unterhalb des Wertes anwendbar, der mit der folgenden Darstellung fr den gemessenen Wert der Resonanzfrequenz berechnet wird: Bild 5 Resonanzfrequenz f0, Einfgungsdmpfung IA0und Halbleistungsbandbreite fBW6 Messverfahren 6.1 Vorbereiten der Prf

43、einrichtung Die Messeinrichtung und die Messgerte sind, wie in Bild 4 dargestellt, einzurichten. Der Hohlraum-Resonator und die dielektrischen Prfmuster mssen in einem sauberen und trockenen Zustand gehalten werden, da hohe Luftfeuchtigkeit den Q-Wert bei unbelasteter Kammer beeintrchtigt. Die relat

44、ive Luftfeuchte sollte vorzugsweise weniger als 60 % betragen. 6.2 Messung des Referenzpegels Zuerst werden der Referenzpegel sowie der Pegel der Sendeleistung gemessen. Die Referenzleitung ist dann an die Messgerte anzuschlieen und die volle Sendeleistung ber den gesamten Frequenzbereich zu messen.

45、 6.3 Messung der Parameter des Hohlraums: rBei leerem Hohlraum-Resonator ist die Einfgungsdmpfung IA0durch ndern des Abstandes von zwei halbstarren Leitungen auf einen Wert von etwa 30 dB einzustellen, wie in Bild 5 dargestellt. 13 DIN EN 62810:2015-12 EN 62810:2015 Die Werte von f0, fBWund IA0des T

46、M010-Resonanzmodes sind zu messen. Der Wert Qu0ist mit Gleichung (12) zu berechnen. Anschlieend ist rmit Gleichung (8) zu berechnen. Da sich der Wert von raufgrund der Oxidation der Metalloberflche verschlechtert, muss er periodisch gemessen werden. rmuss vorzugsweise grer als 0,9 sein. 6.4 Messung

47、der komplexen Permittivitt des Prfmusters: , tan Das Prfmuster ist in die Lcher einzufhren. Bild 6 zeigt die Frequenzgnge des TM010-Modes in dem Hohlraum mit und ohne Prfmuster. Die Resonanzfrequenz f1, die Halbleistungsbandbreite fBWund die Ein-fgungsdmpfung IA0sind zu messen. Die Werte von p und t

48、an psind mit den Gleichungen (3) und (4) zu berechnen. Anschlieend sind die Werte von und von tan mit den Gleichungen (5) und (6) zu berechnen. Annahmen D 76,5 mm d23,0 mm H 20,0 mm g 10,0 mm Bild 6 Frequenzantwort des TM010-Modes zylindrischer Hohlrume 14 DIN EN 62810:2015-12 EN 62810:2015 Anhang A (informativ) Beispiel der Messergebnisse und Genauigkeit A.1 Messung der Werte von und tan Die Messergebnisse von und tan fr den Probenstab aus Polyethylen ergeben sich wie folgt. a) Die Parameter w