Dielectric properties of building materials for propagation studies at mmWave frequency
Author
Petersen, Sigurd Sándor
Term
7. semester
Education
Publication year
2023
Submitted on
2023-01-05
Pages
115
Abstract
This bachelor project investigates how to determine the dielectric properties of building materials at mmWave (millimeter-wave) frequencies, focusing on measuring the complex relative permittivity, which describes how materials store and dissipate electromagnetic energy. The research question is to obtain reliable measurements and extraction of material data for use in propagation studies and simulations. The study reviews key measurement principles and methods and employs a free-space measurement setup with a vector network analyzer, records S-parameters, and extracts material properties using a New Non-Iterative (NNI) method implemented in Keysight software. The work covers the experimental setup, calibration, time gating, validation of the approach, and an uncertainty analysis. The results provide the real and imaginary parts of the relative permittivity for 14 selected building materials at mmWave, which are interpreted and compared qualitatively to prior literature; some trends align for similar sample thicknesses, but direct comparison is limited because the materials may not be identical. The measured data and insights into the advantages and limitations of the methods are relevant for ray tracing, radio network planning, and other simulation tools, and they can support future data collections for realistic propagation models.
Dette bachelorprojekt undersøger, hvordan dielektriske egenskaber for byggematerialer kan bestemmes ved mmWave (millimeterbølge) frekvenser, med fokus på at måle den komplekse relative permittivitet, som beskriver hvordan materialer lagrer og taber elektromagnetisk energi. Forskningsspørgsmålet er at etablere pålidelige målinger og udtræk af materialedata, der kan bruges i udbredelsesstudier og simuleringer. Projektet gennemgår centrale måleprincipper og metoder og anvender en fri-rums måleopstilling med vektor-netværksanalysator, registrerer S-parametre og udtrækker materialets egenskaber med en New Non-Iterative (NNI) metode i Keysight-software. Arbejdet omfatter opstilling, kalibrering, tidsport (time gating), validering af metoderne samt en usikkerhedsanalyse. Resultatet er real- og imaginærdele af den relative permittivitet for 14 udvalgte byggematerialer ved mmWave, som fortolkes og holdes op mod eksisterende litteratur; enkelte tendenser er sammenlignelige med tidligere studier for tilsvarende tykkelser, men direkte sammenligning er begrænset, da materialerne ikke nødvendigvis er identiske. De målte data og erfaringer med fordele og ulemper ved målemetoderne er relevante for strålesporing, radioplanlægning og andre simuleringsværktøjer, og kan danne grundlag for fremtidige datakollektioner til realistiske udbredelsesmodeller.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]
Other projects by the authors