一种基于交指电容裂环谐振器的差分微波传感器研究与设计(特邀)

提出了一种基于交指电容裂环谐振器的差分微波传感器。通过把交指电容结构嵌入到裂环谐振器的开口处以增强电场束缚效应,并且为了抑制外界环境因素的干扰,制作成差分结构。差分结构采用两个裂环谐振器分别分布于单根微带线两边的结构形式,谐振器与微带线呈磁耦合效应。该传感器结构可以克服传统微波传感器的低灵敏度和易受外界干扰的问题。在实验中,将一个谐振器作为参考单元,另一个谐振器作为测量单元,待检测液体样本放置于测量交指电容处,随着不同浓度的乙醇-水混合溶液的注入,测量单元的谐振频率相较于参考单元会发生明显的频率偏移和陷波幅值的偏差,由此可以拟合出复数介电常数与它们之间的关系以预测不同浓度的乙醇-水混合溶液的复数介电常数值。实验结果表明:所提出传感器的单位体积平均灵敏度可达3.6308%/μL,比同类型的传感器提高了几倍至几十倍。