유전율 측정방법에 대해서, 실제 측정사례를 가지고 설명을 하고자 합니다!
유전율을 측정하는 방법에는 여러가지가 있지만, 측정을 위해서 결정해야 하는
대표적인 파라메터(측정자가 결정해야 하는 요인)는 주파수가 있습니다.
왜냐하면 아래의 측정 데이터처럼 동일제품에 대한 유전율이라 할지라도 주파수에 따라서 유전율이 변하기 때문이죠!

이제 측정할 주파수대역을 결정하셨으면, 각 시료의 사이즈와 두께를 결정하셔야 합니다.
왜냐하면 SPDR 방식의 유전율 지그에 사용할 수 있는 시료의 사이즈가 각 주파수별로 다르기 때문이죠.
(그러나 FPOR 방식으로 측정하는 20~80 GHz 대역은 하나의 사이즈로 측정이 가능합니다.)
그동안 측정을 진행해본 경험상, 시료의 두께편차에 의한 오차가 많이 발생합니다.
그래서 여러개의 시료를 측정해서 평균값을 구하기도 합니다. 

SPDR 측정과 FPOR 측정에 대해서 좀더 알고 싶으시다면 아래 블로그 포스팅을 참고해주세요~

자~ 다시 측정사례로 돌아와서…
먼저 SPDR방식을 이용해서 1 GHz/ 5 GHz/ 10 GHz/ 15 GHz에서의 유전율을 측정해 보겠습니다.
각 주파수의 유전율 측정지그는 아래와 같이 생겼습니다.

사진에서 보시는 것처럼 각 지그의 사이즈가 주파수별로 다릅니다.
따라서 측정용 시료를 제작할 때는 각 지그의 사이즈를 고려해서 제작해야 합니다.
아래의 주파수별 사이즈/두께를 참고하시며 좋을 듯 합니다.

시료가 준비되셨으면 측정을 합니다.
SPDR 지그 구매시, 같이 제공된 유전율 프로그램을 사용하거나,
키사이트에서 제공하는 자동측정솔루션을 사용하셔도 됩니다.
이번에는 유전율 프로그램을 사용해 보겠습니다.

1. 측정을 시작하기 전에, SPDR 지그의 Calibration을 실행합니다. (실행 매뉴얼을 참고)
2. VNA에서, 시료없이 Empty Resonator의 공진 주파수와 Q 값을 측정해서 입력합니다.

3. 시료를 지그에 삽입 후, 이동한 공진 주파수와 Q값을 확인하여 입력합니다.

4. Calculate를 누르면 유전율과 유전손실이 계산되어 나옵니다.

다음으로 FPOR을 이용해서 20 GHz 이상의 주파수 대역의 유전율을 측정해 보겠습니다.
FPOR의 옵션에 따라서, 20~50 GHz/20~70 GHz/20~110 GHz의 측정이 가능합니다.
FPOR 방식은 자동으로 측정이 진행되기 때문에 SPDR보다 측정이 편리합니다.

먼저 필요한 시료의 사이즈 입니다.
두께 : 50um~3mm (시료의 두께가 너무 두꺼우면 전파가 투과를 못해서 측정이 안될수도 있습니다.)
직경 : 80mm 이상

유전율 지그는 아래 사진처럼 생겼습니다.

위와 아래에 VNA와 연결하는 RF커넥터가 달려있어서 RF케이블을 이용해서 연결합니다.
측정방식은 공진 주파수를 측정하는 SPDR과 비슷합니다.
먼저, 측정시료의 두께와 측정하려는 주파수를 입력합니다.
그리고 시료 없는 상태로 Reference 공진 주파수를 측정합니다.

이제 시료를 넣고 각 주파수에서의 공진값을 측정합니다. ( 자동으로 주파수를 이동하며 측정합니다.)
정상적으로 측정이 완료되면, 측정결과는 아래와 같이 각 주파수에서의 유전율/유전손실이 나타납니다.

지금까지 유전율을 실제로 측정하는 방법을 알아봤습니다.

Model : 유전율