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公開番号2024129627
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-27
出願番号2023038955
出願日2023-03-13
発明の名称透磁率及び誘電率を測定するための測定装置及びハーモニック共振器
出願人国立大学法人東北大学
代理人弁理士法人フィールズ国際特許事務所
主分類G01R 27/26 20060101AFI20240919BHJP(測定;試験)
要約【課題】被測定物(電磁材料)の透磁率と誘電率を測定するための測定装置を提供する。
【解決手段】ハーモニック共振器摂動法を用いて電磁材料である被測定物の透磁率及び誘電率を測定するための測定装置は、両端に開口端面を有する管路を形成し且つ被測定物を当該管路内に挿入するための挿入孔が設けられた導波管と、導波管の管路と連通する孔を有し且つ導波管の両端側それぞれの開口端面に取り付けられる結合孔板と、電界アンテナを備え且つ結合孔板を介して導波管の両端側それぞれの開口端面と結合する電界アンテナ型同軸導波管変換器と、一端側の電界アンテナ型同軸導波管変換器に18GHzを超える高周波信号を印加し、導波管を伝搬した高周波信号を他端側の電界アンテナ型同軸導波管変換器を介して検知する信号計測器とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ハーモニック共振器摂動法を用いて電磁材料である被測定物の透磁率及び誘電率を測定するための測定装置において、
両端に開口端面を有する管路を形成し且つ前記被測定物を当該管路内に挿入するための挿入孔が設けられた導波管と、
前記導波管の管路と連通する孔を有し且つ前記導波管の両端側それぞれの前記開口端面に取り付けられる結合孔板と、
電界アンテナを備え且つ前記結合孔板を介して前記導波管の両端側それぞれの前記開口端面と結合する電界アンテナ型同軸導波管変換器と、
一端側の前記電界アンテナ型同軸導波管変換器に18GHzを超える高周波信号を印加し、前記導波管を伝搬した前記高周波信号を他端側の前記電界アンテナ型同軸導波管変換器を介して検知する信号計測器とを備えることを特徴とする測定装置。
続きを表示（約 570 文字）【請求項２】
前記結合孔板には、２以上の前記孔が設けられることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記結合孔板の前記孔は、前記導波管内の電磁界がTE
10n
モードとなるように、磁界と平行する向きに平行に一列に並んで、且つ中心から対称の位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記結合孔板の前記孔は、当該孔の面積S1とし、前記導波管の前記開口端面の面積S2としたとき、0.08≦S1/S2≦0.42を満たすように設けられることを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
ハーモニック共振器摂動法を用いて電磁材料である被測定物の透磁率及び誘電率を測定するためのハーモニック共振器において、
両端に開口端面を有する管路を形成し且つ前記被測定物を当該管路内に挿入するための挿入孔が設けられた導波管と、
前記導波管の管路と連通する孔を有し且つ前記導波管の両端側それぞれの前記開口端面に取り付けられる結合孔板と、
電界アンテナを備え且つ前記結合孔板を介して前記導波管の両端側それぞれの前記開口端面と結合する電界アンテナ型同軸導波管変換器とを備えることを特徴とするハーモニック共振器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁材料である被測定物の透磁率及び誘電率を測定するための測定装置及びそれに用いられるハーモニック共振器に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
電磁材料の透磁率及び誘電率を測定する手法として、ハーモニック共振器摂動法が知られている。ハーモニック共振器摂動法は、空洞共振器を用いて、共振の基本周波数に加えてその整数倍においても空洞共振器を共振させ、複数の周波数で複素比透磁率及び複素比誘電率を測定とする手法である（非特許文献１）。
【０００３】
また、空洞共振器として方形導波管を用いた透磁率及び誘電率の測定手法として、例えば、特許文献１、２及び３に開示される装置による測定が知られている。
【０００４】
特許文献１は、空洞共振器の入出力両端に入力導波管及び出力導波管を結合窓でそれぞれ接続したうえ、入力導波管から電磁波を入力するとともに、空洞共振器内に電磁波の進行方向と直交するように供試体を挿入し、共振周波数を測定する構成について開示している（例えば、特許文献１の図３参照。）。
【０００５】
特許文献２は、矩形断面の空洞共振器が中央で切断され、その切断面には、同心的に空洞の断面を内包する大きさの円孔が穿たれた円板が挿入され、円板の側面から切り込まれた溝に試料が挿入され、空洞共振器の両端側には、同軸導波管変換器が接続され、そこに高周波電源と接続するアンテナが挿入される構成について開示している（例えば、特許文献２の第２図参照。）。
【０００６】
また、特許文献３は、円筒形共振器を用いた誘電体の誘電率を測定する装置について開示している（例えば、特許文献３の図１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開平０４－１５１５６９号公報
特開昭５８－１９５５６８号公報
特開２０１９－０１５５８７号公報
【非特許文献】
【０００８】
橋本修：「高周波領域における材料定数測定法」森北出版(2003）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、28GHzを含む高周波帯における磁性体の利用に関心が高まっており、Ku-band（12GHz-18GHz）の周波数帯を超える、例えば5G移動通信システムに使用される28GHzを含む30GHzまでのノイズ抑制材料評価技術が求められている。
【００１０】
ハーモニック共振器摂動法による測定においては、従来、その測定周波数範囲はKu-band（12GHz-18GHz）までであり、そのハーモニック共振器を含む測定装置の構成は、方形導波管、同軸ケーブルの中心導体の先に磁界アンテナであるループアンテナを取り付けたカップリングループ、及びカップリングループを導波管外部の同軸ケーブルに接続するアダプタを備えて構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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