Měření elektromagnetických vlastností stavebních materiálů ve frekvenčním pásmu 5 – 50 GHz

Abstract

Cílem práce je popsat a realizovat měření elektromagnetických vlastností staveních materiálů a konstrukcí. V prvních kapitolách je popsána teorie šíření milimetrových vln v prostředí stavebních materiálů a konstrukcí, jejich použití a vlastnosti. Jsou rozebrány některé stavební materiály ze stavebního i elekromagnetického hlediska. Je popsáno matematicko-fyzikální pozadí extrakce komplexních elektromagnetických vlastností materiálů. Následně je popsáno a realizováno měření odrazu a útlumu signálu ve volném prostoru, na nějž navazuje počítačové zpracování dat - kalibrace a výpočet komplexní permitivity několika způsoby. Měření je realizováno ve frekvenčním pásmu od 5 GHz do 50 GHz za použití vektorového analyzátoru Rohde \& Schwarz ZVA67 a dvojice antén. Data jsou porovnána se simulací rovněž vytvořenou pro účely této práce a také s již známými a jinými výzkumníky měřenými elektromagnetickými vlastnostmi.

The main goal of this thesis is to define and conduct a measurement of electromagnetic properties of building materials. First chapters of this thesis describe a theory of milimeter waves propagation through building materials and constructions, but also their application and specific behavior. Some of bulding materials often used in building enviroments are also described not only from electromagnetic perspective, but also from a construction one. A mathematical theory for extraction of complex permittivity is developed. Based on this scientific background the free space measurement of reflection and propagation is described and performed. The data obtained by this measurement are then calibrated using GRL calibration and complex permittivity is computed using multiple methods. The measurement is performed in wide band from 5 GHz to 50 GHz using a vector network analyzer Rohde \& Schwarz ZVA67 and a pair of horn antennas. Extracted data are compared with a simulation also developed for purposes of this thesis and with another similar reserches.