[實(shí)用新型]一種微波頻率下介電常數(shù)測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721771264.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN207662968U
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉娜;詹華偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R27/26
• 分類號(hào): G01R27/26
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本實(shí)用新型公開了一種微波頻率下介電常數(shù)測(cè)量裝置，包括共面波導(dǎo)傳輸線及串聯(lián)加載在共面波導(dǎo)傳輸線中間導(dǎo)帶的兩個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的復(fù)合支節(jié)I和復(fù)合支節(jié)II，復(fù)合支節(jié)I由一個(gè)直角彎折槽線縫隙組成，復(fù)合支節(jié)I上設(shè)有用于放置測(cè)試樣品的測(cè)試區(qū)域，復(fù)合支節(jié)II由一個(gè)三重結(jié)構(gòu)的支節(jié)構(gòu)成，該三重結(jié)構(gòu)的支節(jié)由一個(gè)終端開路的共面波導(dǎo)和兩個(gè)終端短路的槽線構(gòu)成。本實(shí)用新型的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，屬于寬帶測(cè)量，測(cè)量裝置上的兩個(gè)復(fù)合支節(jié)I和復(fù)合支節(jié)II也可采用傳統(tǒng)的刻蝕工藝加工，其價(jià)格低廉，加工難度低，便于批量生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)寬帶檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于微波測(cè)量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微波頻率下介電常數(shù)測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

隨著微波技術(shù)的應(yīng)用在生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、食品化工及電磁兼容等領(lǐng)域內(nèi)不斷取得突破性發(fā)展，許多新興的交叉學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生，如微波化學(xué)、電磁場(chǎng)生物醫(yī)學(xué)等。然而，因人們對(duì)微波同生物介質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)相互作用機(jī)理研究不足，導(dǎo)致了微波技術(shù)在上述領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用依然面臨很多技術(shù)壁壘。生物介質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)的電參數(shù)是反映微波與其相互作用的重要參數(shù)，如在生物學(xué)領(lǐng)域，像蛋白質(zhì)熱變性、雙層質(zhì)膜、單細(xì)胞特性以及在微波化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)非熱效應(yīng)的研究，都是通過分析生物或化學(xué)物質(zhì)介電特性的變化展開研究的。

一般來說樣品的介電特性測(cè)量方法可以分為諧振法和非諧振法，諧振法的特點(diǎn)是具有很高的靈敏度和很準(zhǔn)的精確度，但是屬于窄帶測(cè)試。非諧振法的特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、測(cè)試靈敏度低，但是屬于寬帶測(cè)試。非諧振法是實(shí)現(xiàn)寬帶檢測(cè)的主要方法，而傳輸/反射法是非諧振法中應(yīng)用最為廣泛的。在傳輸/反射法中，基于共面波導(dǎo)傳輸線的寬帶測(cè)定方法獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，其基本思路是將測(cè)試樣品放置在共面波導(dǎo)傳輸線上，通過測(cè)定兩端口散射參數(shù)信息并結(jié)合去嵌入技術(shù)或其它算法（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法）反演測(cè)試樣品的介電特性。其優(yōu)點(diǎn)是超寬帶測(cè)定，缺點(diǎn)是靈敏度有限，有時(shí)候會(huì)面臨復(fù)雜的去嵌入技術(shù)。為提高測(cè)試靈敏度，各種各樣的方法被提出，文獻(xiàn)“Haase N M N, Fuge G, Trieu H K, et al. MiniaturizedTransmission-Line Sensor for Broadband Dielectric Characterization ofBiological Liquids and Cell Suspensions[J]. IEEE Transactions on MicrowaveTheory & Techniques, 2015, 63(10):3026-3033.”報(bào)道通過加載微流通道實(shí)現(xiàn)了寬帶液體生物介質(zhì)的介電特性檢測(cè)，微流通道的加工需要特殊工藝，這增加了加工的難度和代價(jià)，不適應(yīng)廣泛推廣。

鑒于此，本實(shí)用新型提出了一種基于傳輸/發(fā)射法的寬帶檢測(cè)測(cè)量裝置，該裝置以共面波導(dǎo)傳輸線為基礎(chǔ)，通過在共面波導(dǎo)傳輸線的中間導(dǎo)帶上加載兩個(gè)對(duì)稱的復(fù)合支節(jié)從而使檢測(cè)的靈敏度大大提高。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且靈敏度較高的微波頻率下介電常數(shù)測(cè)量裝置。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，一種微波頻率下介電常數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于包括共面波導(dǎo)傳輸線及串聯(lián)加載在共面波導(dǎo)傳輸線中間導(dǎo)帶的兩個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的復(fù)合支節(jié)I和復(fù)合支節(jié)II，復(fù)合支節(jié)I由一個(gè)直角彎折槽線縫隙組成，其直角彎折的個(gè)數(shù)為5個(gè)，復(fù)合支節(jié)I上設(shè)有用于放置測(cè)試樣品的測(cè)試區(qū)域，復(fù)合支節(jié)II由一個(gè)三重結(jié)構(gòu)的支節(jié)構(gòu)成，該三重結(jié)構(gòu)的支節(jié)由一個(gè)終端開路的共面波導(dǎo)和兩個(gè)終端短路的槽線構(gòu)成，其中終端開路的共面波導(dǎo)與兩個(gè)終端短路的槽線并聯(lián)，復(fù)合支節(jié)II用于增強(qiáng)復(fù)合支節(jié)I上的電場(chǎng)強(qiáng)度并調(diào)節(jié)工作頻帶，復(fù)合支節(jié)I和復(fù)合支節(jié)II之間設(shè)有間距用于保證信號(hào)正常傳輸而不受串?dāng)_，共面波導(dǎo)傳輸線的輸入端口和輸出端口分別通過SMA接頭與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀相連。