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原文传递一种基于衬底集成波导重入式谐振腔的湿度传感器

专利名称：	一种基于衬底集成波导重入式谐振腔的湿度传感器
摘要：	一种基于衬底集成波导重入式谐振腔的湿度传感器，包含衬底集成波导重入式谐振腔和共面波导馈电线。重入式谐振腔由四块介质基板纵向叠合而成，每块介质基板的中间介质层均刻蚀有多个金属化通孔，均匀分布在谐振腔外围与馈电线的两侧。第二介质基板与第三介质基板的中间介质层均刻蚀有一块扇形凹槽，同时第二介质基板的底层金属层与第三介质基板的顶层金属层均刻蚀了一条L形长条凹槽。本发明将折叠技术应用于衬底集成波导重入式谐振腔，在保证谐振腔高品质因数的同时极大程度地缩减谐振腔的相对尺寸，同时在谐振腔强诱导电场处引入传感区域，激发谐振腔内诱导电场与湿空气介质间的强相互作用，结构紧凑、易于加工与集成。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	西南大学
发明人：	黄杰;魏治华;李俊杉;倪星生;刘旭扬
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910635203.0
公开号：	CN110346414A
代理机构：	重庆华科专利事务所
代理人：	康海燕
分类号：	G01N27/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	400715 重庆市北碚区天生路2号
主权项：	1.一种基于衬底集成波导重入式谐振腔的湿度传感器，其特征在于：所述湿度传感器包含衬底集成波导重入式谐振腔(1)和一段特征阻抗为50Ω的共面波导馈电线(2)；所述谐振腔(1)包括四块介质基板，每块介质基板均具有顶层金属层、中间介质层以及底层金属层三层结构；所述第一介质基板(1-1)的底层金属层、第二介质基板(1-2)的顶层金属层、第三介质基板(1-3)的底层金属层及第四介质基板(1-4)的顶层金属层均刻蚀有一块形状面积相同的扇形凹槽(1-6)；所述第一介质基板(1-1)的底层金属层与第四介质基板(1-4)的顶层金属层在所述扇形凹槽(1-6)区域均留有一块扇形金属(1-1-1)未刻蚀，所述扇形金属(1-1-1)的半径小于所述扇形凹槽(1-6)半径,角度相同；所述第一介质基板(1-1)和第四介质基板(1-4)的中间介质层在对应所述扇形金属(1-1-1)区域位置刻蚀有多个周期分布的金属化通孔(1-1-2)，所述扇形金属(1-1-1)和金属化通孔(1-1-2)共同形成谐振腔的电容柱结构；同时所述第一介质基板(1-1)和第四介质基板(1-4)的中间介质层刻蚀有数个非金属化空气通孔(1-1-3)，均匀分布在所述扇形金属(1-1-1)区域的两侧；所述第二介质基板(1-2)的中间介质层的底部与第三介质基板(1-3)的中间介质层的顶部均刻蚀有一块扇形凹槽(1-2-1)，形成传感区域；所述第二介质基板(1-2)的底层金属层与第三介质基板(1-3)的顶层金属层在对应扇形凹槽(1-6)的两侧位置均刻蚀有一长条凹槽(1-2-2)，连成L型；所述四块介质基板纵向叠合，第一介质基板(1-1)和第二介质基板(1-2)的扇形凹槽(1-6)上下对齐，第三介质基板(1-3)和第四介质基板(1-4)扇形凹槽(1-6)上下对齐，形成扇形的谐振腔(1)腔体；所述共面波导馈电线(2)位于第一介质基板(1-1)的顶层金属层上，从谐振腔(1)腔体的扇形弧长中间位置馈入；所述每一块介质基板的中间介质层均刻蚀有多个金属化通孔(1-5)，均匀分布在谐振腔(1)腔体的外围与馈电线(2)的两侧，用于等效谐振腔的金属边界。 2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述扇形凹槽(1-6)的形状为四分之一圆形，整个谐振腔(1)腔体就由一个圆形重入式谐振腔沿直径折叠结构的二分之一模构成。 3.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于：所述第二介质基板(1-2)与第三介质基板(1-3)为镜面对称结构，二者金属层上刻蚀的长条凹槽(1-2-2)具有相同的长度与宽度，且二者中间介质层上刻蚀的扇形凹槽(1-2-1)也具有相同的面积与深度。 4.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于：所述第一介质基板(1-1)的底层金属层、第二介质基板(1-2)的顶层金属层、第三介质基板(1-3)的底层金属层及第四介质基板(1-4)的顶层金属层上刻蚀的扇形凹槽(1-6)面积均相同。 5.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于：所述第一介质基板(1-1)与介质基板(1-4)的各层厚度相同，所述第二介质基板(1-2)与第三介质基板(1-3)的各层厚度相同，所有四块介质基板的长度与宽度均相同。 6.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于：所述共面波导馈电线(2)为锥形渐变结构，其总长度为18.5mm，外侧宽度为2.77mm，内侧宽度为2mm。 7.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于：所述非金属化空气通孔(1-1-3)直径为0.5mm，两相邻空气通孔间的间距为1.25mm。 8.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于：所述四块介质基板的中间介质层材料均为F4B-2，其相对介电常数为2.65，相对磁导率为1，损耗正切角为0.001。 9.根据权利要求1或3所述的传感器，其特征在于：所述第二介质基板(1-2)和第三介质基板(1-3)的中间介质层上的扇形凹槽(1-2-1)半径为15mm，深度为0.3mm。
所属类别：	发明专利