新型开环谐振器微波传感器用于介电常数测量

简介：
本研究介绍了一种基于新型开环谐振器结构的微波传感器，专门设计用来精确测量材料的介电常数。通过优化谐振器参数，该传感器能够提供高灵敏度和宽量程的性能，适用于多种材料的研究与应用领域。 本段落介绍了一种新型微波传感器的设计与应用，该传感器基于开环谐振器（Split Ring Resonators, SRRs），专门用于测量小样品的介电常数。介电常数是衡量材料电磁性质的关键参数，在多个领域如材料科学、工程和物理学中具有广泛应用价值。 这项研究由中国杭州电子科技大学微电子CAD中心，东南大学毫米波国家重点实验室，上海微系统与信息技术研究所功能材料信息技术国家重点实验室以及西安交通大学制造系统工程国家重点实验室的研究人员共同完成。该研究得到了中国国家自然科学基金和浙江省关键研究与开发计划项目的资助。 研究人员设计了两种新型电小传感器：双层磁耦合SRRs和三层磁耦合SRRs，用于测量未知材料的介电常数。这两种谐振器利用扩展长腿的特性，在尺寸、高质量因子（Q值）以及稳定性方面表现出显著优势。尤其是带有相反分割设计的三层磁耦合传感器能够进一步提高Q因子，并且具有更好的共振稳定性能。 文章还详细解释了微波传感器的工作原理：开环谐振器由于能轻易产生电磁场中的共振，特别适用于介电常数测量。当样品材料放置在SRRs附近时，其介电常数的变化会引起共振频率的改变。通过分析这种变化可以推算出材料的具体介电常数值。 此外，研究展示了如何利用不同频率下的谐振偏移和多项式拟合方法精确测定介电常数。这种方法能够更准确地解析小样品的电磁特性，并且具有较高的测量精度与灵敏度。 这项技术为小型样品分析提供了创新性解决方案，在材料科学研究、电子制造以及环境监测等领域展现出广泛的应用前景，有助于推动相关学科的进步和发展。