[發明專利]一種基于CMRC結構的便攜式材料介電常數測量系統

在審

• 申請號: 201810517183.2
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN109039330A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 陳世昌;郭夢楚;徐魁文;趙鵬;王高峰
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H03L7/085
• 分類號: H03L7/085;H03L7/093;H03L7/099;H03L7/18
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.一種基于CMRC結構的便攜式材料介電常數測量系統，其特征在于由連接CMRC諧振腔的負阻式壓控振蕩器VCO構成的鎖相環電路PLL組成；

CMRC諧振腔作為鎖相環電路PLL中壓控振蕩器VCO的負載網絡；

所述的CMRC諧振器為電子帶隙結構，通過在一段傳統微帶線上刻蝕成相應的對稱金屬層圖案，刻蝕之后的裸露介質的槽可以等效為分布電容，刻蝕后剩余金屬間隙可以等效為分布電感，且沒有缺陷地。

2.如權利要求1所述的一種基于CMRC結構的便攜式材料介電常數測量系統，其特征在于壓控振蕩器VCO為負阻式結構。

3.如權利要求1或2所述的一種基于CMRC結構的便攜式材料介電常數測量系統，其特征在于所述的CMRC諧振腔由介質基板(1)以及依次連接的第一至第三微帶線組成，介質基板下表面鋪設金屬層作為第一至第三微帶線共同的地；第一微帶線(3)、第三微帶線(5)均為50歐，第二微帶線(6)上層開有四個中心對稱的槽，該槽裸露介質基板；第二微帶線(6)四個槽間留有金屬間隙；第一微帶線連接VCO，第三微帶線開路；

第二微帶線(6)在中間位置的兩側邊各連接有一個變容管Cv(4)，用于調節該CMRC諧振器的等效電容，進而調節其諧振頻率；

所述的連接CMRC諧振腔的壓控振蕩器VCO包括CMRC諧振腔、第四至七微帶線、隔直電容C4-C5、反饋電容C6、電感L1、電阻R3、場效應管；CMRC諧振腔的第一微帶線接第四微帶線的一端，第四微帶線的另一端與隔直電容C4的一端連接，隔直電容C4的另一端與第五微帶線的一端連接，第五微帶線的另一端與場效應管的柵極連接，場效應管的漏極與第六微帶線的一端連接，第六微帶線的另一端與隔直電容C5的一端連接，隔直電容C5的另一端與第七微帶線的一端連接，第七微帶線的另一端與電阻R3的一端連接后作為VCO的輸出端，電阻R3的另一端接地；場效應管的源極與反饋電容C6的一端、電感L1的一端連接，電感L1的一端接地；

PLL電路包括連接CMRC諧振腔的負阻式VCO、ADF4157芯片、環路濾波器，其中低通濾波器包括電容C1-C3、電阻R1-R2；連接CMRC諧振腔的負阻式VCO電路的輸出端與ADF4157芯片的信號輸入引腳連接，ADF4157芯片的信號輸出引腳與電容C1的一端、電阻R1的一端、電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端與電容C3的一端連接后作為PLL電路的輸出端，電阻R1的另一端與電容C2的一端連接，電容C1的另一端、電容C2的另一端、電容C3的另一端接地；其中PLL電路的輸出端接用于測試的電壓表；ADF4157芯片的另一個信號輸入引腳接參考晶振，用于后續VCO產生的輸出信號和參考晶振的輸出信號進行頻率比較。

4.如權利要求1或2所述的一種基于CMRC結構的便攜式材料介電常數測量系統的實現方法，其特征在于在CMRC諧振腔上表面放置待測介質，VCO的振蕩頻率發生變化，PLL電路通過輸出反饋電壓將VCO固定在固定頻率，從而將原始介電常數的變化對應于控制電壓值的改變；通過測量PLL輸出的控制電壓獲取待測介質的介電常數。