一种柔性微波传感器制造技术

本实用新型专利技术属于柔性电子器件领域，并具体公开了一种柔性微波传感器。所述传感器包括柔性衬底、共面波导传输线和互补螺旋谐振器，共面波导传输线包括第一地线、第二地线以及共面波导信号传输线，共面波导信号传输线上刻蚀有互补螺旋谐振器；所述互补螺旋谐振器包括导电带、导电块以及间隙条，导电带为回字纹结构，其一端与共面波导信号传输线连接，另一端与所述导电块连接，共面波导信号传输线、导电带和导电块之间的间隙共同构成回字纹结构的间隙条,该间隙条用于构成所述互补螺旋谐振器的等效电容，导电带和导电块共同构成所述互补螺旋谐振器的等效电感。本实用新型专利技术传感器的检测流程简单，测量精度高。

A flexible microwave sensor

【技术实现步骤摘要】
一种柔性微波传感器
本技术属于柔性电子器件领域，更具体地，涉及一种柔性微波传感器。
技术介绍
微波检测具有设备简单、快速实时测量以及不受恶劣检测环境限制等特点，在航天航空、生物医疗、化工应用、食品工业等领域得到了广泛应用。微波检测技术是利用微波与被测材料间的相互作用，由于电磁场分布受到被测材料的电磁性能和几何参数的影响，通过测量微波信号反射、散射或者透射等参数的变化，可判断被测材料及其内部是否存在缺陷或测定其介电/磁导率等物理参数。由于微波不能穿透金属和导电性能较好的材料，因此微波检测一般用于检测非金属(介电类)材料的电磁参数及内部缺陷，或金属材料表面裂纹缺陷及粗糙度等。常见的检测非金属材料介电性能的微波传感器件，一般基于传统硬质基底材料制备，使得这类微波传感器件不具有弯曲拉伸等能力，只适用于平面被测材料，极大地限制了实际应用场景。而且这类微波传感器件大都需要已知参考样品进行校准，有些还需对被测材料样品进行加工或处理，故繁琐了检测流程，且易产生误差。因此，本领域亟待提出一种检测非金属材料介电性能的柔性微波传感器，能与待测非金属材料表面较好贴合，且不需要参考样品校准也能实现非金属材料介电性能的精确检测。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种柔性微波传感器，其中通过其柔性微波传感器的相关构件进行了设计，相应的能够与待测非金属材料表面较好贴合，既无需已知参考样品校准，也无需对被测样品进行任何特殊加工处理，即可获取被测非金属材料的介电性能；此外，本技术还通过对共面波导传输线和互补螺旋谐振器的具体设备及其关键组件如地线、开槽、导电带、导电块以及间隙条等的结构及其设置方式进行改进，相应的可根据柔性微波传感器的集总等效电路模型进行分析，结合频域传输系数中谐振频率点以及幅度大小，获得被测非金属材料介电性能参数，包括介电常数和损耗正切角。为实现上述目的，本技术提出了一种柔性微波传感器，包括柔性衬底、以及设于所述柔性衬底上表面的共面波导传输线和互补螺旋谐振器，其中，所述共面波导传输线包括第一地线、第二地线以及共面波导信号传输线，所述第一地线和第二地线关于所述共面波导信号传输线对称布置，所述共面波导信号传输线与所述第一地线和第二地线之间设有开槽，所述共面波导信号传输线的中部区域刻蚀有所述互补螺旋谐振器；所述互补螺旋谐振器包括导电带、导电块以及间隙条，所述导电带为回字纹结构，其一端与共面波导信号传输线连接，另一端与所述导电块连接，所述共面波导信号传输线、导电带和导电块之间的间隙共同构成回字纹结构的间隙条，该间隙条用于构成所述互补螺旋谐振器的等效电容，同时，所述导电带和导电块共同构成所述互补螺旋谐振器的等效电感。进一步的，所述柔性衬底为PET薄膜，其厚度为50um～500um。进一步的，所述第一地线、第二地线、共面波导信号传输线、导电带和导电块的厚度保持一致，均为1um～10um，所述第一地线、第二地线、共面波导信号传输线、导电带和导电块均采用导电材料制备而成。进一步的，所述导电材料为铜。进一步的，所述间隙条与导电带的宽度比为1：1～10:1。进一步的，所述间隙条与导电带的宽度比为2:1。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.本技术利用柔性PET薄膜为柔性衬底，避免基于传统硬质基底材料所导致的局限性，能实现互补螺旋谐振器与被测非金属材料表面较好贴合，同时，将互补螺旋谐振器集成于共面波导传输线的空腔结构中，从而构建柔性微波传感器成规律排列且稳定的等效电容和等效电感，相应的可根据柔性微波传感器的集总等效电路模型进行分析，结合频域传输系数中谐振频率点以及幅度大小，获得被测非金属材料介电性能参数，包括介电常数和损耗正切角。本技术柔性微波传感器的检测流程简单，测量精度高。2.本技术空腔结构设于所述共面波导信号传输线的中心区域，从而构建柔性微波传感器成规律排列且稳定的等效电容和等效电感，以降低检测过程中的计算难度，提高检测的稳定性和精度。3.本技术柔性衬底为PET薄膜，其厚度为50um～500um，避免基于传统硬质基底材料所导致的局限性，能实现互补螺旋谐振器与被测非金属材料表面较好贴合。4.本技术间隙条与导电带的宽度比为1：1～10:1，进一步的，所述间隙条与导电带的宽度比为2:1，以此方式，可进一步提高传感器等效电容和等效电感的稳定性，以降低检测过程中的计算难度，提高检测的稳定性和精度。附图说明图1是本技术实施例涉及的一种柔性微波传感器的结构示意图；图2是图1中涉及的柔性微波传感器的俯视图；图3是图2中A-A剖面示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-柔性衬底，2-共面波导传输线，3-互补螺旋谐振器，21-第一共面波导信号传输线，22-第一地线，23-第二地线，24-开槽，25-第二共面波导信号传输线，31-间隙条，32-导电带，33-导电块。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1、图2和图3所示，本技术涉及的一种柔性微波传感器包括柔性衬底1、共面波导传输线2和互补螺旋谐振器3，共面波导传输线2和互补螺旋谐振器3均设于柔性衬底1的上表面。其中，共面波导传输线2包括地线模块，该地线模块包括对称布置在柔性衬底1的上表面左右两端的第一地线22和第二地线23。第一地线22和第二地线23尺寸大小完全相同。共面波导传输线2还包括共面波导信号传输线21，该共面波导信号传输线21设置在第一地线22和第二地线23之间，且其左右两端通过开槽24与第一地线22和第二地线23间隔开。共面波导信号传输线21的中心区域还刻蚀有互补螺旋谐振器3。互补螺旋谐振器3包括导电带32以及导电块33，其中，导电带32为回字纹结构，其一端与共面波导信号传输线21连接，另一端与导电块33连接，导电块33为与共面波导信号传输线21同轴的方形结构。共面波导信号传输线21、导电带32和导电块33之间的间隙共同构成回字纹结构的间隙条31，该间隙条31构成互补螺旋谐振器3的等效电容，同时，导电带32和导电块33构成互补螺旋谐振器3的等效电感。如图3所示，柔性衬底1为PET薄膜，其厚度为50um～500um，在微波扫频信号为1GHz～3GHz时，其介电常数为3.22，损耗正切角为0.01。第一地线22、第二地线23以及共面波导信号传输线21均采用导电材料制备而成，在本技术的优选方案中，该导电材料为铜。第一地线22、第二地线23以及共面波导信号传输线21的厚度保持一致，均为1um～10um。间隙条3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性微波传感器，其特征在于，包括柔性衬底(1)、以及设于所述柔性衬底(1)上表面的共面波导传输线(2)和互补螺旋谐振器(3)，其中，/n所述共面波导传输线(2)包括第一地线(22)、第二地线(23)以及共面波导信号传输线(21)，所述第一地线(22)和第二地线(23)关于所述共面波导信号传输线(21)对称布置，所述共面波导信号传输线(21)与所述第一地线(22)和第二地线(23)之间设有开槽(24)，所述共面波导信号传输线(21)的中部区域刻蚀有所述互补螺旋谐振器(3)；/n所述互补螺旋谐振器(3)包括导电带(32)、导电块(33)以及间隙条(31)，所述导电带(32)为回字纹结构，其一端与共面波导信号传输线(21)连接，另一端与所述导电块(33)连接，所述共面波导信号传输线(21)、导电带(32)和导电块(33)之间的间隙共同构成回字纹结构的间隙条(31)，该间隙条(31)用于构成所述互补螺旋谐振器(3)的等效电容，同时，所述导电带(32)和导电块(33)共同构成所述互补螺旋谐振器(3)的等效电感。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性微波传感器，其特征在于，包括柔性衬底(1)、以及设于所述柔性衬底(1)上表面的共面波导传输线(2)和互补螺旋谐振器(3)，其中，
所述共面波导传输线(2)包括第一地线(22)、第二地线(23)以及共面波导信号传输线(21)，所述第一地线(22)和第二地线(23)关于所述共面波导信号传输线(21)对称布置，所述共面波导信号传输线(21)与所述第一地线(22)和第二地线(23)之间设有开槽(24)，所述共面波导信号传输线(21)的中部区域刻蚀有所述互补螺旋谐振器(3)；
所述互补螺旋谐振器(3)包括导电带(32)、导电块(33)以及间隙条(31)，所述导电带(32)为回字纹结构，其一端与共面波导信号传输线(21)连接，另一端与所述导电块(33)连接，所述共面波导信号传输线(21)、导电带(32)和导电块(33)之间的间隙共同构成回字纹结构的间隙条(31)，该间隙条(31)用于构成所述互补螺旋谐振器(3)的等效电容，同时，所述导电带(32)和导电块(33)共同构成所述互补螺旋谐振器(3)的等效电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴豪，苏丽娟，黄鑫，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42