Forum: HF, Funk und Felder Verlustfaktormessung bei 13,56MHz


von Sebastian M. (semi2012)


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Hallo zusammen
Ich wollte eine Schaltung bauen mit der ich mit einen VNA den 
Verlustfaktor und die Kapazität von verschiedenen Materialien messen 
kann. Primär würde mich die Frequenzen 13,56MHz, 27,12MHz und 40,68MHz 
interessieren. Je nach Material würde ich eine einfache 
Reflexionsmessung (S11) oder eine Shunt/Series through Messung(S21) 
machen. Auf einer Platine soll zwischen den verschiedenen Messungen 
umgeschaltet werden können. Außerdem wäre das Umschalten auf 50Ohm, 
Masse und Durchgang zum Abgleichen schön.
Die Frage ist ob ich das besser mit RF Schaltern wie Analog HMC544E 
(http://de.farnell.com/analog-devices/hmc544e/hf-schalter-spdt-4ghz-sot-26-6/dp/2456623) 
mache soll oder besser mit Relais. Bei den Relais hätte ich mich für 
Reedrelais entschieden.

Bin grundsätzlich auch für andere Lösung zum Messen interessiert, bin 
aber kein HF Techniker.
Danke schon einmal für eine sachlich Diskussion.
Sebastian M.

von lrep (Gast)


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Sebastian M. schrieb:
> bin
> aber kein HF Techniker.

Und da frage ich mich, wo du den VNA her hast, und warum du bei 
ISM-Frequenzen den Verlustfaktor von "Materialien" damit messen willst.

Willst du sie erwärmen, oder hantierst du mit sehr großen Leistungen?
Ansonsten kann man bei diesen Frequenzen die üblichen Substrate und 
selbst Pertinax als so verlustarm ansehen, dass es sich nicht lohnt nach 
Verbesserungen zu suchen.

von Sebastian M. (semi2012)


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Es geht um die dielektrische Erwärmung. Ohne gute und vor allem 
temperaturabhängige Materialparameter werden die Simulationen nichts.

Je nach Werkstück soll das dann später mit ein paar kW erwärmt werden.
Bei höheren Leistungen kappte das mit der Anpassung schon recht gut. 
Aber beim messen der Materialparameter bin ich mir nicht sicher. Gibt es 
spezielle Reed Relais für diese Frequenzen? Und sind die dann besser als 
ein RF-Switch?
Ich habe einen Kondensator als Messzelle und will die S-Parameter 
bestimmen und nicht die meiner Schalter und Leitungen.
Sebastian M.

von lrep (Gast)


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Sebastian M. schrieb:
> Ohne gute und vor allem
> temperaturabhängige Materialparameter werden die Simulationen nichts.

Eben wegen der Temperaturabhängigkeit werden sich die Materialien bei 
der Erwärmung durch HF anders verhalten als mit den paar mW des VNA.

Warum schliesst du an den Messkondensator nicht einfach an einen 
Leistungsgenerator an, der in etwa die später auftretenden Feldstärken 
erreicht, und misst z.B. mittels IR-Thermometer oder Wärmebildkamera die 
tatsächlich auftretenden Temperaturen?

Sebastian M. schrieb:
> Gibt es
> spezielle Reed Relais für diese Frequenzen? Und sind die dann besser als
> ein RF-Switch?

Es gibt nicht allzuteure koaxiale HF-Relais mit garantiertem SWR, die 
auch ein paar Watt HF aushalten und ggfs leicht auszuwechseln sind.
Die Sensibelchen von Hittite, jetzt ADI, sind bei diesem "langsam 
wackelnden Gleichstrom" noch nicht nötig.

Z.B.:
http://stecker-shop.net/HF-Komponenten-/-RF-components/Koax-Relais-und-Schalter-/-Coax-relays-and-switches/Koax-Relais-/-Coaxial-relays
...oder bei gockel einfach mal "Koax Relais" oder "HF Relais" eingeben.

von Sebastian M. (semi2012)


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Der Kondensator ist in einer Kammer die ich beheizen kann. So kann ich 
die Probe auf einen homogenen Temperatur bringen und mit dem VNA messen.
Bei der anderen Idee bin ich mir nicht sicher wie das funktionieren 
soll.
Wenn ich meinen Generator für 13,56 MHz anschließe, kann ich zwar die 
Probe erwärmen(soweit ich mit der Anpassung komme), dann kenne ich aber 
auch nur die Oberflächentemperatur und die Wärmeverluste in der 
Anpassung und dem Kondensator. Aber noch keine Permittivität und tan 
delta. Wenn ich verhindern könnte das Wärme aus dem zu messenden 
Material in die Elektroden und der Umgebung fließt könnte ich zwar ein 
durchschnittliches tan delta für bestimmte Bereiche angeben. Aber das 
mit der perfekten thermischen Isolierung ist so einen Sache. Aber 
vielleicht probiere ich das mal mit einen gut bekannten Material und 
schaue ob ich da auf ähnliche Werte komme.
Danke für deine Einschätzung zu den HF Relais. Ich denke ich werde es 
mit denen mal versuchen.

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