3D 프린터 재료의 유전율 추정을 위한 시간 게이트 자유 공간 측정 신호처리 기법 (Time-Gated Free-Space Measurement Signal Processing Method to Estimate Dielectric Constant of 3D Printed Materials)

서지정보

· 발행기관 : 한국전자파학회
· 수록지 정보 : 한국전자파학회 논문지 / 33권 / 6호 / 498 ~ 508페이지
· 저자명 : 윤대영, 김지형, 윤나내, 오경현, 우대웅, 박용배

초록

본 논문은 시간 게이트(time gating)를 이용하여 시간 영역에서 다중 반사 효과를 제거하는 기법과, 이를 자유 공간측정 시스템에 적용하여 3D 프린터로 출력한 평판 시제의 유전율을 계산한다. 벡터 회로 분석기(VNA, vector network analyzer)를 이용하여 얻은 주파수 영역에서의 공기, 도체, 그리고 피측정물(MUT, material under test)의 신호를 획득 후, 역 푸리에 변환을 이용하여 시간 영역의 신호로 변환한다. 원하는 지점에서의 반사 신호만을 추출하기 위해 시간 영역에서 윈도우 함수를 적용한다. 이어 교정을 통해 피측정물의 S11과 S21을 구하여 NRW(Nicolson-Ross-Weir) 기법을 이용해물체의 유전율을 추정한다. 측정 결과, FDM(fused filament fabrication) 프린터에 자주 사용되는 PLA(polylactic acid)의 유전율의 경우 2.788, 손실은 0.054의 값을 보이며, SLA(stereo lithography apparatus) 프린터에 사용되는 일반적인 레진의경우 유전율 3.142, 손실은 0.071의 값을 갖는다.

영어초록

In this study, we introduce a technique to eliminate the multiple reflection effects using time gating and calculate the dielectric constant of 3D printed materials using a free-space measurement system. Air, conductor, and MUT signals in the frequency domain obtained using the VNA are acquired and converted into the time domain via the inverse Fourier transform. A window function is applied in the time domain to extract only the reflected signal in the desired area. Subsequently, S11 and S21 of the MUT are obtained through calibration, and the dielectric constant of the object is estimated using the NRW method. Consequently, the dielectric constant of PLA, which is often used in FDM printers, is calculated to be 2.788 and the loss tangent is 0.054. Similarly, the dielectric constant and loss tangent for a general resin used in an SLA printer are calculated to be 3.142 and 0.071, respectively.

참고자료

· 없음