Design and Evaluation of a Measurement Procedure to obtain the Electric Permittivity and the Magnetic Permeability

This article presents an implementation of the transmission/reflection line method to determine the intrinsic electromagnetic properties of unknown materials with relative magentic permeability not equal to one. With a vector network analyser (VNA) the forwardand back-scattered energy are measured to simultaneously extract the electric permittivity and magenetic permeability. The classic Nicolson-Ross-Weir extraction technique in frequency domain is explained in detail and presented such that the equations can be easily implemented by open-source post-processing with GNU Octave. The shift in phase reference planes and connector calibration measurements are performed such that a very low-cost VNA without de-embedding function can be used. A coaxial transmission line with N type female connectors is used providing a low-cost, easy to manufacture solution of a sample holder. The measurement procedure is valid from 2 MHz to 6 GHz, whereas the preliminary results are shown in the GHz range from 1 to 6 GHz. The article also comments on the sample preparation especially the thickness of the material slab.Este artículo presenta una implementación del método de línea de transmisión/reflexión para determinar las propiedades electromagnéticas intrínsecas de materiales desconocidos con permeabilidad magnética relativa distinto de uno. Con un analizador vectorial de redes (AVR), los coeficientes de dispersion de la energía transmitida y reflejada se miden simultáneamente para extraer la permitividad eléctrica relativa y la permeabilidad magnética relativa. La tecnica de extracción clásica de Nicolson-Ross-Weir en el dominio de la frecuencia es explicada extensamente y presentada tal que las ecuaciones pueden ser fácilmente implementadas mediante el Software libre GNU OCTAVE. El desfasaje en los planos de referencia y las mediciones de calibración del conector, son realizadas por un AVR de bajo costo sin la funcion de incorporación. Una línea de transmisión coaxil con conectores N hembra es usada por su bajo costo, con el porta muestras de fácil construcción. El procedimiento de medición es válido desde 2 MHz a 6 GHz, mientras que los resultados preliminares se muestran en el rango de 1 a 6 GHz. El artículo también comenta acerca de la preparación de la muestra, especialmente el espesor del material