基于srr的复介电常数测量装置及测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于SRR的复介电常数测量装置及测量方法。包括矢量网络分析仪和传感器；所述传感器由金属层，基板和50欧姆的微带线激励的SRR构成，微带线平行位于SRR开口侧，其一端的SMA与矢量网络分析仪连接；被测样品的体积满足瑞利散射条件时，则非接触放置在传感器上；被测样品的体积不满足瑞利散射条件时，则直接放置在传感器上。本发明能测量大体积物体和小体积物体的复介电常数；通过采用50Ω传输线激励的高Q值的SRR同时实现了50Ω的阻抗匹配和高测量灵敏度；通过瑞利散射的原理得到了测量小体积物体时的线性计算公式；通过经验公式能够简便地测量大体积物体的介电常数。
【专利说明】基于SRR的复介电常数测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复介电常数的测量装置及测量方法，尤其是涉及一种基于SRR的复介电常数测量装置及测量方 法。
【背景技术】
[0002]传统的复介电常数测量装置很多对于被测样品具有大小形状的要求，不具有通用性，测量装置和方法一般非常复杂，不具有操作的简便性和灵活性。
[0003]本发明将瑞利散射应用到复介电常数的测量，实现了对于较小体积物体复介电常数的非接触测量。
[0004]很多复介电常数的测量装置都需要用到矢量网络分析仪，但是很多都没有考虑阻抗匹配、或者不能达到理想的阻抗匹配。
【发明内容】
[0005]为克服目前大多数复介电常数测量装置对于被测样品的大小形状要求严格，不具有通用性的缺点，本发明的目的在于提供一种基于SRR的复介电常数测量装置及测量方法。通过采用50 Ω传输线激励的高Q值的SRR同时实现了 50欧姆的阻抗匹配和高测量灵敏度；通过瑞利散射的原理得到了测量较小体积被测样品时的线性计算公式；通过经验公式能够简便地测量大物体的介电常数。
[0006]本发明采用的技术方案是:
[0007]一、一种基于SRR的复介电常数测量装置
[0008]发明包括矢量网络分析仪和传感器；所述传感器由三层构成，其底层为金属层，中间层为基板，上层为50欧姆的微带线激励的SRR，微带线平行位于SRR开口侧，微带线一端的SMA与矢量网络分析仪连接，传感器的上方放置被测样品；所述被测样品为体积满足瑞利散射条件的被测样品时，被测样品非接触放置在传感器的上方；所述被测样品为体积不满足瑞利散射条件的被测样品时，被测样品直接放置在传感器的上方。
[0009]所述微带线平行位于SRR开口侧，微带线与SRR之间的距离要调节到50欧姆的阻抗匹配要求。
[0010]二、一种基于SRR的复介电常数测量方法
[0011]I)首先通过仿真和实际测量，确定微带线和SRR的最佳距离，实现50欧姆的阻抗匹配，然后腐蚀基板，得到上述的传感器，微带线一端的SMA与矢量网络分析仪；
[0012]2)当被测样品相对于波长足够小、满足瑞利散射条件时，满足公式:
[0013]
【权利要求】
1.一种基于SRR的复介电常数测量装置，其特征在于:包括矢量网络分析仪(5)和传感器(6);所述传感器(6)由三层构成，其底层(3)为金属层，中间层(2)为基板，上层(I)为50欧姆的微带线激励的SRR，微带线平行位于SRR开口侧，微带线一端的SMA与矢量网络分析仪(5)连接，传感器(6)的上方放置被测样品(4);所述被测样品(4)为体积满足瑞利散射条件的被测样品时，被测样品非接触放置在传感器(6)的上方；所述被测样品(4)为体积不满足瑞利散射条件的被测样品时，被测样品直接放置在传感器(6)的上方。
2.根据权利要求1所述的一种基于SRR的复介电常数测量装置，其特征在于:所述微带线平行位于SRR开口侧，微带线与SRR之间的距离要调节到50欧姆的阻抗匹配要求。
3.根据权利要求1所述装置的一种基于SRR的复介电常数测量方法，其特征在于: 1)首先通过仿真和实际测量，确定微带线和SRR的最佳距离，实现50欧姆的阻抗匹配，然后腐蚀基板，得到上述的传感器，微带线一端的SMA与矢量网络分析仪； 2)当被测样品相对于波长足够小、满足瑞利散射条件时，满足公式:
4.根据权利要求1所述装置的另一种基于SRR的复介电常数测量方法，其特征在于: 1)首先通过仿真和实际测量，确定微带线和SRR的最佳距离，实现50欧姆的阻抗匹配，然后腐蚀基板，得到上述的传感器，微带线一端的SMA与矢量网络分析仪； 2)当被测样品不满足瑞利散射条件时，满足经验公式:
Δ (If2) = Α( ε -1) 其中，f为装置的谐振频率，ε为被测样品的介电常数，A为比例系数。 测量过程中，首先不放置被测样品，从矢量网络分析仪中读出装置的谐振频率&，然后在传感器的上方直接放置介电常数已知的校准样品，通过矢量网络分析仪得到新的谐振频率1，由于校准样品的介电常数是已知的，通过上述公式可以得到比例系数A ;这时在传感器的上方直接放置相同体积的被测样品，通过矢量网络分析仪读出新的谐振频率fx，已知Δ (If2)和比例系数A，通过上述公式反演得到被测样品的介电常数。
【文档编号】G01R27/26GK103675466SQ201310664015
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】董晶, 申发中, 皇甫江涛, 冉立新 申请人:浙江大学