Mesure de la permittivité avec la technique d'espace libre

[invitede111ed3]

Bonjour,
Je suis stagiaire sur un projet IEEE SIGHT où je dois mettre en place un dispositif permettant de mesurer la permittivité des cannes à sucre.
Du coup, pour se faire j'utilise la technique d'espace libre avec des antennes Patch, un PNA-X et des câbles SMA permettant de raccorder les antennes au PNA-X.
Logiquement, je dois utiliser des antennes cornets car la quasi-totalité des recherches que j'ai faites ont utilisées des antennes cornets. faute d'absence des cornets j'utilise des Patch. et que les deux devrait être identique aussi, c'est à dire, la même fréquence mais ce n'est pas mon cas.!
Le problème se pose au niveau de la calibration:
1- D'abords j'ai effectuée une calibration classique à savoir le SOLT (Short - Open - Load - Thru), mes antennes sont à 2.45 et à 2.44 GHz, elles ne sont identiques! la fréquence de résonance est à 2.445 GHz. j'ai fait deux mesures, une à 2.445 et l'autre à 2.45 GHz, avec ces deux antennes.
2 - Puis une seconde calibration TRL sous le PNA où j'ai crée un kit spécial pour l'étalonnage, l'impédance utilisée est celle de l'air (377 ohm).
sur les deux mesures effectuées avec les 2 calibrations, je ne pas réussi à valider mes mesures car les résultats ne sont pas satisfaisant, mis la permittivité du vide.
Moi mon se de valider la permittivité de 3 derniers matériaux (AD320, Epoxy et le Téflon) dont je connais leur valeur exacte:

Diélectriques Ɛr Fréquences de mesure en GHz
AD320 10.32 1 à 10
Téflon 3.2 1 à 10
Epoxy 4.4 1


à 2.445 GHz >> Cal_SOLT

Matériau Épaisseur (m) Ɛ’ Ɛ’’ Ɛr
Vide 0,12 0,22 0,97 1,00
Bois 0,064 -0,18 1,57 1,58
Mousse 0,025 1,09 4,61 4,74
Aluminium 0,0015 37,74 -97,54 104,58
Cuivre 0,001 59,20 -149,50 160,79
Epoxy 0,0012 23,78 95,44 98,35
AD300 0,000762 38,37 149,39 154,24
Téflon 0,0008 34,80 143,90 148,05

à 2.445 GHz >> Cal_TRL
Matériau Épaisseur (m) Ɛr
Vide 0,12 1,11
Bois 0,064 1,91
Mousse 0,025 5,47
Aluminium 0,0015 76,26
Cuivre 0,001 160,90
Epoxy 0,0012 85,20
AD320 0,000762 134,46
Téflon 0,0008 115,70

Mon objectif c'est de mesurer la permittivité de la canne à sucre et ensuite de calculer sa teneur en eau.
Avec les antennes Patch j'ai beaucoup des difficultés à valider mes mesures.
J'aimerai que vous m’aidiez si vous en savez plus sur la technique d'espace libre utilisant des antennes patch pour la mesure de la permittivité diélectrique?
Les résultats que j'ai obtenus, j'ai d'abords mesuré les paramètres S11 et S21 (nombres complexes) puis injectées ces valeurs sur un algorithme j'ai implémenté sous Scilab à fin de mesurer la permittivité relative complexe.
Merci d'avance!!
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[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
Je ne suis pas sur de pouvoir vous aider. La dernière fois que j’ai utilisé un analyseur de réseau, HP s’appelait encore HP et non Agilent.
Ce que je n’ai pas compris est la « cellule de mesure » que vous utilisez et dans laquelle vous mettrez des morceaux de cane à sucre (en vrac ?). Je crois comprendre que tout le monde utilise des cornets de chaque côté. Et que vous utilisez des antennes patch. Pouvez-vous nous faire un petit schéma (à main levée) ?
http://forums.futura-sciences.com/ph...s-jointes.html

Les court-circuit et le circuit ouvert d’étalonnage, vous les faites où en comment ?
Au revoir.

[invitede111ed3]

Bonjour,
Merci pour votre réponse.
voici quelques image de mon banc de mesure:
20160719_161227.jpgCapture.JPG
Ah d'accord, vous avez travaillé avec HP alors moi ce plutôt avec Agilent!
Là jusqu'à présent je ne pas encore commencé à utiliser des cannes à sucre (et ça sera en vrac évidement, dès que je valide la technique).
Le problème est qu'on a pas des cornets donc je suis obligé de faire avec des Patch mais ce très compliqué....
Alors pour le court-cuit et le circuit ouvert, je les fait au bout des câbles

[invite6dffde4c]

Bonjour.
En fait, vous êtes aussi en retard. J’ai appris que la partie mesures de Agilent est devenue Keysight Technologies.
Je vous repondrai plus longuement demain.
Mais mettre les canes à sucre en vrac pour mesurer le contenu en eau, ne peut être valable que si le « vrac » est assez grand pour que la fraction du volume prise par les espaces libres entre les canes soit statistiquement bien connue.

Je vais réfléchir. Mais votre méthode me semble bien compliquée par rapport à une simple mesure de capacité avec des pertes.
À demain.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Comment calculez-vous la permittivité de l’espace entre les deux antennes à partir des paramètres S ?
Connaissez-vous les paramètres des antennes ?
Au revoir.

[invitede111ed3]

Bonjour
Merci encore votre réponse,
En fait, pour la mesure des cannes à sucre en vrac, le volume est en effet, un paramètre très important, une fois valider une des calibrations, pour bien déterminer le volume de l'espace libre entre les antennes cela va dépendre de la calibration:

- Si je valide par exemple la calibration classique et selon la longueur de la canne, je pouvais mettre la canne à mi-distance entre les antennes tout en laissant une distance minimale d'au moins 1 cm entre l'antenne et le bord de la canne.
- Si je valide par contre la Cal TRL, là je dois obligatoirement respecter, les consignes de cette calibration. Pour les antennes à 2.45 GHz, la longueur d'onde est de 122 mm, donc je dois laisser une distance de 61 mm entre l'antenne et le bord de la canne et cela quelque soit la longueur de la canne.

Vous avez raison également, la méthode de mesure de la capacité via des électrodes aurait été très simple mais comme stipule mon sujet de stage "Mesure de la teneur en eau d'un fruit de manière non-invasive par faisceau micro-ondes" je dois utiliser cette technique. Sinon il y a bien d'autres méthodes par exemple celle de la cavité résonante etc.....

Alors pour la mesure de la permittivité à partir des paramètres S, j'utilise l'algorithme de Nicolson-Ross-Weir que vous trouvez sur ce lien: https://cdn.rohde-schwarz.com/pws/dl...-0019_1_5E.pdf
Annexe 2.

Pour les antennes oui, je connais les paramètres, la bande passante, la fréquence de résonance, l'atténuation ou l'adaptation à 50 ohm...

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je ne pense pas être en mesure de vous aider.
Le passage entre les paramètres S du quadrupôle antenne-air-diélectrique-air-antenne à ceux du diélectrique me pose des problèmes.

De plus, je suis convaincu que la méthode est absurde, chère et pas pratique. Comme bien précisé dans le lien, votre méthode demande que la chose à mesurer soit plane. Pour considérer qu’un tas de cannes à sucre (ou des cannes sur pied) donnent une surface plane, il faut que les dimensions de ces surfaces soient très grandes pas rapport à la distance entre les cannes.
Au revoir.

[invitede111ed3]

Merci en tout cas pour vos réponses LPFR,