[发明专利]用于测量复介电常数的CSRR微带谐振传感器及其应用

权利要求书

1.一种用于测量复介电常数的CSRR微带谐振传感器，其特征在于：包括介质基片、导体信号线、金属接地板以及互补开口谐振环，其中，导体信号线印刷在介质基片正上方，金属接地板一体成型设置于介质基片的正下方，互补开口谐振环蚀刻在金属接地板中。

2.如权利要求1所述的用于测量复介电常数的CSRR微带谐振传感器，其特征在于：所述导体信号线印刷在介质基片正上方的中间位置，互补开口谐振环蚀刻于金属接地板的正中间位置，且位于导体信号线的正下方。

3.如权利要求1所述的用于测量复介电常数的CSRR微带谐振传感器，其特征在于：所述金属接地板的下方用于容置待测的物质。

4.如权利要求3所述的用于测量复介电常数的CSRR微带谐振传感器，其特征在于：所述传感器还包括一对SMA连接器，分别焊接于导体信号线两端，用于连接微波电缆和微带线。

5.一种用于测量复介电常数的测量系统，其特征在于：包括CSRR微带谐振传感器和矢量网络分析仪，所述CSRR微带谐振传感器选自如权利要求4所述的CSRR微带谐振传感器，其中，所述SMA连接器与矢量网络分析仪通过微波电缆连接，矢量网络分析仪用于获取CSRR微带谐振传感器的谐振频率及传输系数幅度。

6.一种确定物质复介电常数的方法，基于如权利要求5所述的用于测量复介电常数的测量系统进行，其特征在于包括：

步骤S1：根据测试设备矢量网络分析仪测量出的传输系数幅度，计算得到微带谐振传感器的总的等效损耗电导；

步骤S2：根据拟合的总等效损耗电导与物质相对介电常数的实部以及介质损耗角的正切值之间的二元解析式，以及拟合的谐振频率与物质相对介电常数的实部以及介质损耗角的正切值之间的二元解析式；结合已知的谐振频率及总的等效损耗电导，计算得到物质相对介电常数的实部以及介质损耗角的正切值；

步骤S3：根据物质相对介电常数的实部以及介质损耗角的正切值，计算得到物质相对介电常数的虚部，从而得到物质完整的复介电常数。

7.如权利要求6所述的确定物质复介电常数的方法，其特征在于：所述步骤S2中，总的等效损耗电导与物质相对介电常数的实部以及介质损耗角的正切值之间的二元解析式，以及谐振频率与物质相对介电常数的实部以及介质损耗角的正切值之间的二元解析式，通过有限元仿真软件HFSS建模仿真，并通过曲线拟合工具Origin 9.1对仿真数据进行分析得到。

8.如权利要求7所述的确定物质复介电常数的方法，其特征在于：总的等效损耗电导与物质相对介电常数的实部以及介质损耗角的正切值之间的二元解析式的拟合方法包括：以确定的微带谐振传感器的尺寸及结构建模，预设待测物质的厚度后，分别获取不同值的物质相对介电常数的实部及介质损耗角的正切值下，微带谐振传感器的总的等效损耗电导值，根据多组物质相对介电常数的实部、介质损耗角的正切值以及总的等效损耗电导值，拟合出相应的二元解析式。

9.如权利要求7所述的确定物质复介电常数的方法，其特征在于：谐振频率与物质相对介电常数的实部以及介质损耗角的正切值之间的二元解析式的拟合方法包括：以确定的微带谐振传感器的尺寸及结构建模，预设待测物质的厚度后，分别获取不同值的物质相对介电常数的实部及介质损耗角的正切值下，微带谐振传感器的谐振频率，根据多组物质相对介电常数的实部、介质损耗角的正切值以及谐振频率值，拟合出相应的二元解析式。