高周波材料特性測定Measurement of Microwave Materials
共振器（単一周波数測定用）（QWED社製）
| 複素誘電率 | 抵抗率 | 導電率 | |||
| 方式 | 主な仕様 | 方式 | 主な仕様 | 方式 | 主な仕様 |
| スプリットポスト 誘電共振器 （SPDR）  |
1.1〜15GHz （複数モデル） Dk=1〜100 Df>2×10-5 IEC/IPC規格対応 |
シングルポスト 誘電共振器 （SiPDR）  |
5GHz ρ=10-4〜103Ω・cm （バルク） 10-1〜2×104Ω/sq （表面） t=数μm〜1mm D=30〜90mm |
導電体用 誘電共振器  |
13.5 & 20.1 GHz or 27.5 & 43.5 GHz σ=105〜6×107S/m D=23×23mm〜60×60mm t=3×表皮深さ |
| スプリット シリンダ 共振器 （Q-Choke SCR）  |
10GHz Dk=1〜15 Df>10-6 IPC規格対応 |
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| TE01δモード 誘電共振器  |
0.5〜30GHz （複数モデル） Dk=1〜1000 Df=10-6〜10-3 |
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液体用誘電共振器 |
1, 2.5, 5 GHz Dk=1〜100 Df>10-4 |
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| 液体用 キャビティ共振器  |
10〜24 GHz Dk=1〜20 Df>10-4 |
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| キャビティ共振器 （誘電体ロッド・ 液体・粉体用）  |
19.5 / 30.4 GHz 23.8 / 39.1 GHz （2周波数動作） Dk=1〜100 Df>10-4@19.5GHz >10-5@30.4GHz Df>5×10-5@23.8GHz >10-5@39.1GHz |
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共振器（広帯域測定用ファブリペローオープン共振器）（QWED社製）
| 複素誘電率 | 導電率 | ||
| 方式 | 主な仕様 | 方式 | 主な仕様 |
| ファブリペローオープン共振器 （固体フィルム用）  |
10〜130 GHz （複数モデル） Dk=1〜15 Df>5×10-6 t=1μm〜3mm D=105〜145mm |
ファブリペローオープン共振器 （導電体・金属箔用）  |
20〜130 GHz （複数モデル） σ=5×104〜6×107S/m t=5×表皮深さ D=150〜195mm |
| ファブリペローオープン共振器 （固体フィルム・D-Band用）  |
110〜170 GHz Dk=1〜15 Df>5×10-5 t=1μm〜3mm D>50mm |
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| ファブリペローオープン共振器 （液体用）  |
15〜67 GHz Dk=1〜15 Df>10-5 V<10mL |
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ADASレドーム・エムブレム評価（perisens社製）
| ADASレドーム・エムブレム透過特性測定器 （フリースペース法） |
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周波数：76〜81 GHz 周波数ステップ：100 MHz 材料パラメータ：比誘電率&誘電正接 サンプルサイズ：＞80×80 mm（30×30 mmオプション有り） |
スプリットポスト誘電共振器（SPDR：Split Post Dielectric Resonator）
SPDRは共振現象を利用したもので、金属筐体の中に高いQファクタを持つ2つの（Split）誘電体セラミックポストを有します。
この誘電体の隙間に測定対象サンプルを挟む事で、金属筐体のTE01δ共振モードの周波数及びQファクタが変化し、その変化量からサンプルの複素誘電率を求めるものです。
SPDRは単一のモードで共振するため、複数の周波数ポイントを計測する際は複数のSPDRを用いる必要があります。
SPDRが適用できる複素誘電率としてεr’は1〜100程度まで、tanδは10-5桁まで、また周波数は1GHz〜15GHzの範囲に対応しています。
| 外観写真 | 主な仕様 | |
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周波数 | 1.1〜15 GHz（複数モデル有・下表ご参照） |
| 比誘電率Dk | 1〜100 (accuracy ± 0.15%) | |
| 誘電正接Df | 2 × 10-5 (accuracy ≦ 2%) | |
| 抵抗率 | 102〜104 Ω・cm（サンプル特性として） | |
| 最大サンプル厚 | 0.6〜6 mm (周波数による) | |
| サンプル直径 | 14〜120 mm（周波数による） | |
| 測定時間 | < 30秒（専用ソフトウェアでの自動測定） | |
| 温度範囲 | 0〜125℃ | |
| 対応規格 | IEC 61189-2-721 (04-2015)・IPC-TM-650 2.5.5.15 | |
| 適合サンプルの種類 | 低ロス誘電体・高抵抗半導体・薄いフィルム | |
| SPDR周波数[GHz] | 最低サンプルサイズ[mm] （方形/円形直径） |
最大サンプルサイズ[mm] （直径） |
推奨サンプルサイズ[mm] （直径） |
最大サンプル厚み[mm] |
| 1.1 | 120×120 / 120 | 165 | 165 | 6 |
| 1.9 | 70×70 / 70 | 100 | 90 | 4 |
| 2.45 / 2.5 | 55×55 / 55 | 100 | 85 | 3.1 |
| 5 / 5.1 | 30×30 / 30 | 90 | 65 | 1.95 |
| 10 | 22×22 / 22 | 90 | 45 | 0.95 |
| 15 | 14×14 / 14 | 40 | 35 | 0.6 |
スプリットシリンダ共振器（Q-Choke SCR：Split Cylinder Resonator）
SCRは円筒形の金属を2つに割った形状をしており、共振現象を利用した装置です。
分割された円筒状金属の間にシートやフィルム状のサンプルを挟み込んで共振常体の変化を測定する事で、サンプルの複素誘電率を精密に計測できます。
SCRが適用できる複素誘電率としてεr’は1〜15程度まで、tanδは10-6桁までに対応しています。筐体は単一周波数で動作します。
| 外観写真 | 主な仕様 | |
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周波数 | 10 GHz |
| 比誘電率Dk | 1〜15 (accuracy ± 0.2%) | |
| 誘電正接Df | 1 × 10-6 (accuracy ≦ 2%) | |
| サンプルサイズ | 40×40 mm〜100×100 mm | |
| 最大サンプル厚さ | 0.005〜4 mm Dkと厚みの関係グラフ：  |
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| 対応規格 | IPC TM-650 2.5.5.13 | |
TE01δモード誘電共振器
TE01δモード誘電体共振器は、セラミックなどの高誘電率材料を用い、マイクロ波やミリ波の電磁波を内部に閉じ込めて強く共振させる治具です。
電界が円周状に回るTE01δモードを活用することでエネルギーの漏れを防ぎ、小型でありながら極めて高いQ値（低損失・高選択性）を実現します。
非常に低損失な材料や高誘電率の材料まで対応でき、治具そのものの特性から極低温にも対応しています。
| 外観写真 | 主な仕様 | |
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周波数 | サンプル寸法及びDkに依存 |
| キャビティ直径 | 12, 18, 24, 32, 60 mm | |
| 比誘電率Dk | 1〜1000 (accuracy ± 0.2%) | |
| 誘電正接Df | 10-6〜10-3 (accuracy ＜ 2%) | |
| 温度範囲 | -270℃〜125℃ | |
| Dk・サンプル直径・周波数の関係 |
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液体用誘電共振器
液体用誘電共振器は、単一周波数で共振する誘電体を用いた共振器です。
サンプルの形状として、液体など特殊な形態であっても対応できるのが特徴で、オイルや冷却液などの特性評価にもご使用頂けます。
10-4桁の低損失材料にも対応し、10℃〜100℃の温度範囲でもご使用頂けます。
| 外観写真 | 主な仕様 | |
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周波数 | 1 GHz, 2.5 GHz, 5 GHz（周波数ごとの治具） |
| 比誘電率Dk | 1〜100 (accuracy ± 0.5%) | |
| 誘電正接Df | ＞10-4(accuracy ＜ 2%) | |
| 温度範囲 | 10℃〜100℃ | |
液体用キャビティ共振器
液体用キャビティ誘電共振器は、金属キャビティの共振現象を応用した治具です。サンプルの誘電率に合わせて共振周波数とQ値が変わる事を利用し、その共振点からサンプルの複素誘電率を算出します。
サンプルの形状として、液体など特殊な形態であっても対応できるのが特徴で、オイルや冷却液などの特性評価にもご使用頂けます。
10-4桁の低損失材料にも対応し、10℃〜100℃の温度範囲でもご使用頂けます。
| 外観写真 | 主な仕様 | |
|
周波数 | 10〜24 GHz（サンプルの誘電率に依存） |
| 比誘電率Dk | 1〜20 (accuracy ± 0.5%) | |
| 誘電正接Df | ＞10-4(accuracy ＜ 2%) | |
| 温度範囲 | 10℃〜100℃ | |
キャビティ共振器（誘電体ロッド・液体・粉体用）
キャビティ共振器は、金属キャビティの共振現象を応用した治具です。サンプル形状が棒状（ロッド状）のものに適しています。
サンプルは液体や粉体のものにも対応しており、2モデル（それぞれ2周波数動作）のものがあります。
10-5桁の低損失材料にも対応し、10℃〜100℃の温度範囲でもご使用頂けます。
| 外観写真 | 主な仕様 | |
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周波数 | 19.5 / 30.4 GHz 23.8 / 39.1 GHz |
| 比誘電率Dk | 1〜100 (accuracy ± 1%) | |
| 誘電正接Df | Df>10-4@19.5GHz, >10-5@30.4GHz Df>5×10-5@23.8GHz, >10-5@39.1GHz (accuracy ＜ 3%) |
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| サンプルロッド外径 | ＜4.05mm（19.5 GHz動作モデル） ＜3.1mm（23.8 GHz動作モデル） |
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| 温度範囲 | 10℃〜100℃ | |
シングルポスト誘電共振器（SiPDR：Single Post Dielectric Resonator）
シングルポスト誘電共振器は、半導体ウエハ等電気抵抗値のある材料の評価に適したものとなります。
金属筐体内に１つの誘電体ポストを有し、サンプルをその誘電体ポストに近接させる事で共振周波数とQファクタが変化します。その変化量からサンプルの抵抗率を求めるものです。
SiPDRも単一の周波数で動作するものとなります。
| 外観写真 | 主な仕様 | |
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周波数 | 5 GHz |
| 抵抗率（バルク） | ρ=10-4〜103Ω・cm | |
| 抵抗率（表面） | 10-1〜2×104Ω/sq (accuracy ± 2%) | |
| 最大サンプル厚 | 数μm〜1 mm | |
| サンプル直径 | 30〜90 mm | |
| 測定時間 | < ＜1分（専用ソフトウェアでの自動測定） | |
| 温度範囲 | 0〜125℃ | |
| 適合サンプルの種類 | 損失の大きいフィルム・抵抗層・半導体ウェハ等 | |
導電体用誘電共振器
導電体用誘電共振器は、2周波数で動作する誘電共振器です。
導電体のフィルムを挟み込む事で変化する共振状態を計測し、サンプルの導電率を求めるものです。
| 外観写真 | 主な仕様 | |
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周波数（2周波数動作） | 13.5 & 20.1 GHz or 27.5 & 43.5 GHz |
| 導電率 | σ=105〜6×107 S/m | |
| サンプルサイズ | ＞23×23mm〜60×60mm | |
| サンプル厚さ | ＞3×表皮深さ | |
複素誘電率測定（ファブリペローオープン共振器） - 10GHz〜130GHz
FPOR（FABRY-PEROT OPEN RESONATOR）は元来光学の世界では広く知られていたファブリペロー共振器を応用したもので、昨今の5G/6Gや車載レーダーなど近年開発が激化しているミリ波帯対応素材の複素誘電率測定に用いる事ができる製品です。
QWED社（ポーランド）はミリ波帯に特化したファブリペロー共振器式材料測定装置のメーカーです。
従来、材料の誘電率測定は導波管や共振器を周波数帯ごとに交換しながら測定する事が一般的でしたが、結果の連続性が悪かったり、測定に手間がかかるなどの問題がありました。
同社のFPORは同軸ポートを用いているため、最大10GHz〜130GHzの範囲をシームレス且つ短時間で高精度に、1.5GHzステップで測定する事が可能です。
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測定系は、FPOR本体とVNA（ベクトルネットワークアナライザ）、専用ソフトウェアがインストールされたPCで構成されます。FPORは主要なVNAメーカーに対応しております。
FPORは同軸コネクタ（周波数により規格が変わります）の入出力となっており、VNAの2ポートにそれぞれ接続するだけの簡単なセットアップになります。
| 主な仕様 | |||
| 周波数範囲 | 10〜130 GHz（同軸接続） | 対応VNA | メーカー依存無し |
| 比誘電率 | 1〜15（精度：＜0.5%） | VNAポート | 2ポート（同軸） |
| 誘電正接tanδ | ＞5×10-6（精度：＜2%） | 制御インターフェイス | LAN／USB／USB-GPIB |
| サンプル厚み | 1μm〜3mm（比誘電率に依存） | 周波数トラッキング | 自動ガウシャンモード認識及びトラッキング |
| サンプル直径 | 75mm〜150 mm （最適直径：80mm〜100mm） |
比誘電率の精度 | サンプル厚さのばらつきを考慮した比誘電率不確かさの自動算出 |
| 異方性材料 | 面方向異方性材料測定可能 | tanδの精度 | Qファクタの不確かさを考慮した誘電正接不確かさの自動算出 |
| 測定時間 | ＞2分（設定による） | 結果補正機能 | 材料厚さ修正後の測定結果再計算機能 |
測定例
| 様々なサンプル測定例 | |
| 比誘電率εr（Dk） | 誘電正接tanδ（Df） |
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| 面内異方性サンプル（水晶）測定例 | |
| 比誘電率εr（Dk） | 誘電正接tanδ（Df） |
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| 測定繰返し精度 | |
| 比誘電率εr（Dk） | 誘電正接tanδ（Df） |
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D-Bandファブリペローオープン共振器 - 110GHz〜170GHz
D-Bandファブリペローオープン共振器は、「同軸接続」で110GHz〜170GHzの広帯域複素誘電率測定を一気通貫で行う事ができる製品です。
VNAの周波数エクステンダから同軸変換を介して接続する事で、広帯域測定を実現しています。
10〜130GHzモデルと同様、1.5GHzステップでの測定が可能です。
| 外観写真 | 主な仕様 | |
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周波数 | 110〜170 GHz |
| 比誘電率Dk | 1〜15 (accuracy ± 0.5%) | |
| 誘電正接Df | ＞5×10-5(accuracy 5%) | |
| サンプル厚さ | 1 μm〜3 mm | |
| サンプル直径 | ＞50 mm | |
| 測定時間 | ＞3分 | |
| 温度範囲 | 室温 | |
測定例
| 様々なサンプル測定例 | |
| 比誘電率εr（Dk） | 誘電正接tanδ（Df） |
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液体用ファブリペローオープン共振器 - 15GHz〜67GHz
D-Bandファブリペローオープン共振器は、「同軸接続」で110GHz〜170GHzの広帯域複素誘電率測定を一気通貫で行う事ができる製品です。
VNAの周波数エクステンダから同軸変換を介して接続する事で、広帯域測定を実現しています。
10〜130GHzモデルと同様、1.5GHzステップでの測定が可能です。
| 外観写真 | 主な仕様 | |
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周波数 | 15〜67 GHz |
| 比誘電率Dk | 1〜15 (accuracy ± 0.5%) | |
| 誘電正接Df | ＞1×10-4(accuracy＜2%) | |
| サンプル量 | ＜10 mL | |
| 温度範囲 | 室温 | |
測定例
| 電子機器冷却液（FC-40）測定例 | |
| 比誘電率εr（Dk） | 誘電正接tanδ（Df） |
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導電率測定（ファブリペローオープン共振器） - 20GHz〜130GHz
FPOR（FABRY-PEROT OPEN RESONATOR）は複素誘電率測定と同様の原理で金属の導電率測定も可能にします。昨今の5G/6Gや車載レーダーなど、ミリ波の信号を扱うアプリケーションでは複素誘電率のtanδと同様に金属表面の導電率測定も重要な損失ファクタとなります。
QWED社（ポーランド）はミリ波帯に特化したファブリペロー共振器型導電率測定器もご提案致します。
同社のFPORは同軸ポートを用い、最大20GHz〜130GHzの範囲で導電率をシームレス且つ短時間で高精度に、1.5GHzステップで測定する事が可能です。
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測定系は、FPOR本体とVNA（ベクトルネットワークアナライザ）、専用ソフトウェアがインストールされたPCで構成されます。FPORは主要なVNAメーカーに対応しております。
FPORは同軸コネクタ（周波数により規格が変わります）の入出力となっており、VNAの2ポートにそれぞれ接続するだけの簡単なセットアップになります。
| 主な仕様 | |||
| 周波数範囲 | 20〜130 GHz（同軸接続） | 対応VNA | メーカー依存無し |
| 導電率 | 5×104〜6×107 S/m（精度：＜5%） | VNAポート | 2ポート（同軸） |
| サンプル厚み | 表皮深さの5倍以上（周波数に依存） | 制御インターフェイス | LAN／USB／USB-GPIB |
| サンプル直径 | 150mm〜195 mm | 測定繰返し精度 | ＜5% |
| 測定時間 | ＞5分（設定による） | ||
測定例
| 20〜130GHz広帯域測定結果 （銅箔の表裏面の違い） |
アルミ・銅箔表裏・CCL比較 |
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ADASレドーム・エムブレム透過特性測定 - 77&79GHz（perisens社）
perisens社はドイツ・ミュンヘンに拠点を置く、自動車ADASレーダーのレドーム透過反射特性測定器のメーカーです。
ADASの77GHz/79GHz帯で重要となるバンパー素材や塗料、顔料などの透過特性や複素誘電率が測定できる、VNA不要のベンチトップ型測定器です。
可動部が極端に少なく、各部品がオールインワンの測定器のため、従来の自由空間法では実現が難しかった高い繰返し精度での測定が可能です。
またオプションの搭載により、サンプルの透過・反射特性マッピングも可能です。
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仕様と特徴
測定系は、1対の送信アンテナ（発振器内蔵）と受信アンテナ（受信機内蔵）の間にサンプルを配置し、77及び79GHz帯での透過波振幅と位相の変化を見る事でサンプルの特性を測定するものです。
VNA（ベクトルネットワークアナライザ）は不要で、専用ソフトウェアがインストールされたPCから本体を制御するだけで結果を得る事ができます。
可動部が少なくセットアップが容易なため、環境影響は測定者の影響を受けにくく、再現性の高い測定が可能です。
| 主な仕様 | |||
| 対応周波数帯 | 76〜81 GHz | 測定可能項目 | 透過特性 反射特性 複素誘電率 |
| 帯域幅 | 3GHz | 操作パネル | 10.1"タッチスクリーン |
| 測定精度 | ±0.1dB | インターフェイス | USB3.0, LAN |
| サンプル寸法 | ＞80×80mm オプションで＞30×30mm |
サンプル 位置合わせ |
ラインレーザー×2 |
| 測定エリア | 14mm×10mm （フラウンホーファー照射エリア） |
外形寸法 | 815×530×720mm（H×L×W) （XYステージ付きの場合） |
| 測定時間 | 約60ms/ポイント | 重量 | 55kg （XYステージ付きの場合） |
| エッジの影響 | 測定エリアより33mm以上 （＜0.05dB影響の範囲） |
電源仕様 | 85〜264VAC |
| 送信周波数範囲 | 74.5〜82.5GHz | 平均消費電力 | 約60W（XYステージ無し） 約250W（XYステージ有り） |
| 送信電力 | 5mW | 基準サンプル | 150×150×3.3mm （76.5GHzで校正済み） |
| ローカル オシレータ 位相雑音 |
-93dBc/Hz@100kHz offset typ. | 測定アパチャ | Φ80mm（標準） Φ30mm（オプション） |
バナースペース
ネクステム株式会社
〒537-0025
大阪府大阪市東成区中道3-15-16
毎日東ビル2F
TEL 06-6977-7027
FAX 06-6977-7030