mm Wave Near Field Spot Focus Technique in Free Space Dielectric  Properties Evaluation Method

Radomes were invented to protect sensitive antenna systems from the disturbing environment. Estimation of their permittivity is a vital step for their design. This project studies the free- space method to measure the permittivity of radome materials. The free space method has the advantages of non-contacting and free-of-reshaping, which are suitable for sheet-shape samples. In this method, the sample is placed between two antennas, and the permitivity of the material is determined based on the S-parameters between the two antennas. To avoid the influence of energy diffraction at the edges of samples, a near field focus(NFF) antenna is used. NFF antennas have their focal point in the near field. Consequently, the energy diffraction at the edges is reduced if the sample is placed at the focal point of the NFF antenna. The measurement results are processed with the genetic algorithm. This method starts from a group of assumption values of permittivity. An optimal value is obtained after multiple iterations. Compared with the results from a cavity resonant method provided in the datasheet of the materials, the free space setup in this thesis measurement provides an average 2.80% error in permittivity, and an average 34.14% error in loss tangent. Therefore, the genetic algorithm is suitable for this free space setup. The error of this thesis measurement is affected by several factors, such as thickness value error and inaccurate operation. Radom används för att skydda känsliga antennsystem från omgivningen. Det är viktigt att estimera permittiviteten av radom innan de designas. Med korrekt permittivitet kan radomets inverkan på systemet räknas ut. I det här projektet används en fri-rymdsmetod för att mäta permittivitet. Fri-rymdsmetoden har fördelarna av att vara kontaktfri och icke-invasiv, vilket gör den lämplig för permittivitetmätning av materialskivor. Med den här metoden placeras en materialskiva mellan två antenner. Permittiviteten kan beräknas från S-parametrarna mellan antennerna. För att undvika diffraktion från kanten av materialskivan används närfältsfokuserade (NFF) antenner i fri-rymdsmetoden. NFF antenner har en fokalpunkt i närfältet. Kantdiffraktionen minskas om materialskivan placeras i fokalpunkten av NFF antennen. Mätningarna efterbehandlas med en genetisk algoritm (GA). Denna metod gissar värden på permittiviteten. Ett optimalt värde räknas fram iterativt. Jämfört med specificerad permittivitet från tillverkaren skiljer sig fri-rymdsmätningarna i denna avhandling i medeltal 2.8% i realdelen för den relativa permittiviteten och 34.14% i förlusttangent. Felet i mätningen påverkas av flera faktorer, som fel i mätningen av materialskivans tjocklek och fel i mätuppställningen