一种环形褶皱结构微带谐振型传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于微波应用技术领域，具体涉及一种利用微带传输线与褶皱微带金属贴片之间的耦合作用形成谐振，并根据传输系数谐振峰位置和幅度的变化反演待测样品物理参数的环形褶皱结构微带谐振型传感器。
【背景技术】
[0002]微波频段谐振型传感器一般为封闭式的结构，通常由圆柱形或方形等封闭空腔构成，可以看做是两端短路的传输线，场集中在腔体内部；若需要利用其谐振特性设计传感器、进行样品检测，则需要在腔体表面开孔才能将样品引入。中国专利ZL200510048785.0提供的技术方案中设计了一种圆柱形谐振型传感器，在谐振状态下，最大电场位于圆柱中心，因此需要通过在圆柱形谐振型传感器的中心开孔引入样品进行化学反应动态过程监测。虽然上述金属腔体谐振型传感器的结构简单，但是其体积大，不利于集成。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种集成度高、开放式的环形褶皱结构微带谐振型传感器。
[0004]本实用新型的目的是这样实现的，环形褶皱结构微带谐振型传感器包括:褶皱微带金属贴片、介质基板、两条微带传输线、同轴-微带转换器和激发接收装置，所述褶皱微带金属贴片设置于介质基板的中心位置，所述微带传输线对称设置于褶皱微带金属贴片两侧的介质基板上，所述每条微带传输线的两端分别设置一个同轴-微带转换器，所述每条微带传输线均与激发接收装置相连接。
[0005]所述褶皱微带金属贴片为闭合结构，其周长是电磁波波长的整数倍，其褶皱的尺寸小于电磁波波长。
[0006]本实用新型利用褶皱金属结构在微波频段的等效介电常数为负的特征，以及在负介电常数材料与正介电常数材料分界面上将形成表面波的基本原理，将等效为负介电常数材料、弯曲形成闭环的褶皱微带金属贴片附着于介质基板上，并通过微带传输线激发褶皱微带金属贴片，将场耦合到其表面，形成谐振；同轴-微带转换器用于实现同轴电缆传输模式与微带传输模式的相互转换;激发接收装置包括激发单元和接收单元两部分，激发单元用于产生频率可调的微波信号，接收单元用于检测微带传输线的输出信号，它们共同完成环境媒质物理参数的检测。
[0007]本实用新型采用闭合的褶皱微带金属贴片构成谐振腔，并通过微带传输线进行激发形成谐振，由于褶皱微带金属贴片等效为负介电常数材料，因此在形成谐振的同时，最大场强出现在褶皱金属结构表面，有利于待测样品的引入，并增强场与物质的相互作用，由于采用的是平面微带结构，具有制作简单、易批量生产、成本低、集成度高等特点。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的结构不意图；
[0009]图2为图1的左视图；
[0010]图3为使用本实用新型提供的传感器对样品进行测试后得到的测试图；
[0011]图中:1-褶皱微带金属贴片、2-介质基板、3-微带传输线、31-导带、32-接地层、4-同轴-微带转换器、5-激发接收装置。
【具体实施方式】
[0012]如图1-2所示，本实用新型一种环形褶皱结构微带谐振型传感器包括闭合结构的圆形褶皱微带金属贴片I，其周长是电磁波波长的整数倍，其褶皱的尺寸小于电磁波波长；采用聚四氟乙烯制作或者采用氧化铝制作的介质基板2;两条微带传输线3、同轴-微带转换器4和激发接收装置5，所述褶皱微带金属贴片I设置于介质基板2的中心位置，所述微带传输线3对称设置于褶皱微带金属贴片I两侧的介质基板2上，所述每条微带传输线3的两端分别设置一个同轴-微带转换器4，所述每条微带传输线3均与激发接收装置5相连接。
[0013]所述褶皱微带金属贴片I的形状还可以设置为椭圆形或者多边形。
[0014]所述微带传输线3与褶皱微带金属贴片I之间的耦合距离为电磁波波长的0.02?
0.04 倍。
[0015]所述的圆形褶皱微带金属贴片I和介质基板2共同组成谐振结构，微带传输线3用于激发所述的谐振结构，当在该谐振结构上方引入被测物料时，该谐振结构的谐振频率和幅度与被测物料的介电常数和损耗有关，被测物料的介电常数越高谐振频率越低，被测物料的损耗越大谐振幅度越低，检测得到的谐振频率和谐振幅度包含了被测物料的介电常数信息和损耗信息;所述同轴-微带转换器4是SMA接头，用于连接激发接收装置5和微带传输线3，所述激发接收装置5用于产生和检测扫频信号。
[0016]实施例1
[0017]采用内半径r=10.9mm，外半径R=I 5.9mm，厚度e=0.0175mm的微带金属贴片制作圆形的裙皱微带金属贴片I，裙皱数N=60，裙皱周期d=5mm，裙皱的缝宽a=2mm，裙皱深度h=3.5，导电环厚度u=l.5mm，微带传输线3由导带31和接地层32构成，微带传输线3的长度L=40mm，导带31的宽度W=Imm，接地层32的宽度ν=2.1mm，裙皱微带金属贴片I与微带传输线3之间的親合距离S=Imm;介质基板2选用材料FR4制作，其厚度t=lmm，其介电常数为4.3。
[0018]将水分含量分别为7%、8%、9%的烟丝作为被测物料进行测量，测量时，将烟丝均匀的放置于介质基板2的上方，采用网络分析仪(HP E8362B)作为激发接收装置5，产生扫频微波信号，并检测其幅频特性，如图3所示，对于水分含量分别为7%、8%、9%的烟丝被测物料，吸收峰分别在8.2946GHz，8.1848GHz，8.0653GHz，幅度分别是 _22.75dB，-23.26dB，-27.20dB，因此，水分含量越高，被测物料的介电常数和损耗越大，谐振频率越低，谐振幅度越低。
[0019]本实用新型采用闭合的褶皱微带金属贴片构成谐振腔，并通过微带传输线进行激发形成谐振，由于褶皱微带金属贴片等效为负介电常数材料，因此在形成谐振的同时，最大场强出现在褶皱金属结构表面，有利于待测样品的引入，并增强场与物质的相互作用，由于采用的是平面微带结构，具有制作简单、易批量生产、成本低、集成度高等特点。
[0020]上面结合附图对本实用新型的实施进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出许多形式，这均属于本实用新型的保护之内。
【主权项】
1.一种环形裙皱结构微带谐振型传感器，其特征在于，包括:裙皱微带金属贴片(I)、介质基板(2)、两条微带传输线(3)、同轴-微带转换器(4)和激发接收装置(5)，所述褶皱微带金属贴片(I)设置于介质基板(2)的中心位置，所述微带传输线(3)对称设置于褶皱微带金属贴片(I)两侧的介质基板(2)上，所述每条微带传输线(3)的两端分别设置一个同轴-微带转换器(4)，所述每条微带传输线(3)均与激发接收装置(5)相连接。2.根据权利要求1所述的环形褶皱结构微带谐振型传感器，其特征在于:所述褶皱微带金属贴片(I)为闭合结构，其周长是电磁波波长的整数倍，其褶皱的尺寸小于电磁波波长。3.根据权利要求2所述的环形褶皱结构微带谐振型传感器，其特征在于:所述所述褶皱微带金属贴片(I)的形状为圆形、椭圆形、或者多边形。4.根据权利要求1所述的环形褶皱结构微带谐振型传感器，其特征在于:所述微带传输线(3)与褶皱微带金属贴片(I)之间的耦合距离为电磁波波长的0.02-0.04倍。5.根据权利要求1所述的环形褶皱结构微带谐振型传感器，其特征在于:所述介质基板(2)采用聚四氟乙烯制作或者采用氧化铝制作。
【专利摘要】本实用新型公开了一种环形褶皱结构微带谐振型传感器，褶皱微带金属贴片设置于介质基板的中心位置，所述微带传输线对称设置于褶皱微带金属贴片两侧的介质基板上，所述每条微带传输线的两端分别设置一个同轴-微带转换器，所述每条微带传输线均与激发接收装置相连接。本实用新型采用闭合的褶皱微带金属贴片构成谐振腔，并通过微带传输线进行激发形成谐振，由于褶皱微带金属贴片等效为负介电常数材料，因此在形成谐振的同时，最大场强出现在褶皱金属结构表面，有利于待测样品的引入，并增强场与物质的相互作用，由于采用的是平面微带结构，具有制作简单、易批量生产、成本低、集成度高等特点。
【IPC分类】G01N22/00
【公开号】CN205175928
【申请号】CN201520905062
【发明人】杨晶晶, 黄铭, 唐皓, 吴季达, 鲁东升
【申请人】云南大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年11月13日