一种基于差分振荡器的介电常数测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种基于差分振荡器的介电常数测量装置，包括用于输出两路差分振荡信号的差分振荡器、分别与所述差分振荡器的两个输出端连接的检测支路和参考支路、混频器以及电压测量机构；一路所述差分振荡信号依次经过所述检测支路中的第一隔直电容、第一移相单元和第一敏感元件后传输至所述混频器的一个输入端，另一路所述差分振荡信号依次经过所述参考支路中的第二隔直电容、第二移相单元和第二敏感元件后传输至所述混频器的另一个输入端；所述第一敏感元件和所述第二敏感元件结构相同，所述电压测量机构与所述混频器的输出端连接，通过上述方式，本发明专利技术能够抑制有效环境因素造成的共模干扰，且有利于实现便携性和小型化。小型化。小型化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于差分振荡器的介电常数测量装置


[0001]本专利技术涉及介电常数测量
，尤其涉及一种基于差分振荡器的介电常数测量装置。

技术介绍

[0002]高精度介电常数测量系统广泛运用在农业、工业、医疗等领域。例如，在农业领域，利用水介电常数较大这一特点，通过分析种子介电常数的不同可以分析出农作物的成熟程度；在医疗领域，通过分析细胞介电常数可以实现癌细胞的检测；在工业生产领域，通过分析过程物的介电常数，可以分析其化学成分，提高生产效率。
[0003]常见的测量方式有传输线法、谐振腔法、自由空间法等，但这些测量方式需要使用矢量网络分析仪（VNA）这类大型仪器，所以需要设计合适的信号读取电路，替换掉VNA。如图一所示，有学者提出利用负阻振荡器，通过分析振荡频率偏移量，反推出介电常数的实部，具体为将待测样品放置在敏感元件001中，电容002为栅极隔直电容，通过栅极匹配网络003与MOS管004连接。当满足以下起振条件时：；则产生了振荡信号，振荡信号通过漏极匹配005后，输入到隔直电容006，最终通过同轴线007输入到频谱分析仪008进行分析。
[0004]然而，上述测量装置容易受到环境因素的干扰，振荡器中MOS管部分属于有源器件，其偏置电路对环境干扰比较敏感，比如室内温度、湿度等因素，从而容易引起共模干扰；并且，虽然避免使用了VNA，但是需要用到频谱分析仪，难以实现便携性和小型化。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种基于差分振荡器的介电常数测量装置，能够有效抑制环境因素造成的共模干扰，且有利于实现便携性和小型化。
[0006]为了解决上述技术问题，一方面，本专利技术提供一种基于差分振荡器的介电常数测量装置，包括用于输出两路差分振荡信号的差分振荡器、分别与所述差分振荡器的两个输出端连接的检测支路和参考支路、混频器以及电压测量机构；所述检测支路包括依次串联的第一隔直电容、第一移相单元和用于放置待测样本的第一敏感元件，一路所述差分振荡信号依次经过所述第一隔直电容、第一移相单元和第一敏感元件后传输至所述混频器的一个输入端；所述参考支路包括依次串联的第二隔直电容、第二移相单元和空载的第二敏感元件，另一路所述差分振荡信号依次经过所述第二隔直电容、第二移相单元和第二敏感元件后传输至所述混频器的另一个输入端；所述第一敏感元件和所述第二敏感元件结构相同，所述电压测量机构与所述混频器的输出端连接，用于检测所述混频器的输出电压值，进而实现所述待测样本的介电常数
测量。
[0007]进一步地，所述差分振荡器包括差分滤波器、第一晶体管以及第二晶体管；所述差分滤波器的两个输入端分别与所述第一晶体管和第二晶体管的输入端连接，所述差分滤波器的两个输出端作为所述差分振荡器的两个输出端，分别与所述第一晶体管和所述第二晶体管的输出端连接，并且所述差分滤波器的两个输出端还分别与所述第一隔直电容和第二隔直电容连接。
[0008]进一步地，所述差分振荡器输出的两路差分振荡信号的幅度相同、相位相差，所述第一移相单元用于对经过其的差分振荡信号移相，所述第二移相单元用于对经过其的差分振荡信号移相，以使得所述差分振荡器输出的两路差分振荡信号在分别经过所述第一移相单元和所述第二移相单元后相位差变为。
[0009]进一步地，所述第一移相单元包括第一电容、第二电容以及第一电感；所述第一电容的一端与所述第一隔直电容连接，所述第一电容的另一端和所述第二电容的一端、第一电感的一端连接，所述第二电容的另一端和所述第一敏感元件的输入端连接，所述第一电感的另一端接地。
[0010]进一步地，所述第二移相单元包括第二电感、第三电感以及第三电容；所述第二电感的一端与所述第二隔直电容连接，所述第二电感的另一端和所述第三电感的一端、所述第三电容的一端连接，所述第三电感的另一端和所述第二敏感元件的输入端连接，所述第三电容的另一端接地。
[0011]进一步地，所述电压测量机构为万用表。
[0012]进一步地，所述第一敏感元件和所述第二敏感元件均采用微带线实现。
[0013]有益效果：本专利技术的基于差分振荡器的介电常数测量装置，包括用于输出两路差分振荡信号的差分振荡器、分别与所述差分振荡器的两个输出端连接的检测支路和参考支路、混频器以及电压测量机构；所述检测支路包括依次串联的第一隔直电容、第一移相单元和用于放置待测样本的第一敏感元件，一路所述差分振荡信号依次经过所述第一隔直电容、第一移相单元和第一敏感元件后传输至所述混频器的一个输入端；所述参考支路包括依次串联的第二隔直电容、第二移相单元和空载的第二敏感元件，另一路所述差分振荡信号依次经过所述第二隔直电容、第二移相单元和第二敏感元件后传输至所述混频器的另一个输入端；所述第一敏感元件和所述第二敏感元件结构相同，所述电压测量机构与所述混频器的输出端连接，用于检测所述混频器的输出电压值，进而实现所述待测样本的介电常数测量，通过上述方式，本方案最终只需一个能够测量电压值的电压检测机构例如电压计或者万用表等小型电压检测设备即可实现，便于实现小型化和便携性；此外，本方案通过差分振荡器实现差分振荡信号输出，相比于单端输出的方式，更有利于抑制因环境等因素造成的共模干扰，并且检测支路和参考支路为两条结构对称的支路，对抑制共模干扰也起到一定的作用。
附图说明
[0014]下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其有益效果显而易见。
[0015]图1是现有技术中一种介电常数测量装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的基于差分振荡器的介电常数测量装置的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的第一移相单元的电路图；图4是本专利技术实施例提供的第二移相单元的电路图；图5是本专利技术实施例提供的两路差分振荡信号在分别通过第一移相单元和第二移相单元后的相位差仿真曲线；图6是本专利技术实施例提供的混频器输出的直流电压值的仿真曲线。
具体实施方式
[0016]请参照图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本专利技术的原理是以实施在一适当的运算环境中来举例说明。以下的说明是基于所例示的本专利技术具体实施例，其不应被视为限制本专利技术未在此详述的其它具体实施例。
[0017]参阅图1，本专利技术实施例提供的基于差分振荡器的介电常数测量装置100中，该介电常数测量装置100包括用于输出两路差分振荡信号的差分振荡器11、分别与所述差分振荡器11的两个输出端连接的检测支路12和参考支路13、混频器14以及电压测量机构15。
[0018]其中，所述检测支路12包括依次串联的第一隔直电容121、第一移相单元122和用于放置待测样本的第一敏感元件123，一路所述差分振荡信号依次经过所述第一隔直电容121、第一移相单元122和第一敏感元件123后传输至所述混频器14的一个输入端。所述参考支路13包括依次串联的第二隔直电容131、第二移相单元132和空载的第二敏感元件133，另一路所述差分振荡信号依次经过所述第二隔直电容131、第二移相单元132和第二敏感元件133后传输至所述混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于差分振荡器的介电常数测量装置，其特征在于，包括用于输出两路差分振荡信号的差分振荡器、分别与所述差分振荡器的两个输出端连接的检测支路和参考支路、混频器以及电压测量机构；所述检测支路包括依次串联的第一隔直电容、第一移相单元和用于放置待测样本的第一敏感元件，一路所述差分振荡信号依次经过所述第一隔直电容、第一移相单元和第一敏感元件后传输至所述混频器的一个输入端；所述参考支路包括依次串联的第二隔直电容、第二移相单元和空载的第二敏感元件，另一路所述差分振荡信号依次经过所述第二隔直电容、第二移相单元和第二敏感元件后传输至所述混频器的另一个输入端；所述第一敏感元件和所述第二敏感元件结构相同，所述电压测量机构与所述混频器的输出端连接，用于检测所述混频器的输出电压值，进而实现所述待测样本的介电常数测量。2.根据权利要求1所述的基于差分振荡器的介电常数测量装置，其特征在于，所述差分振荡器包括差分滤波器、第一晶体管以及第二晶体管；所述差分滤波器的两个输入端分别与所述第一晶体管和第二晶体管的输入端连接，所述差分滤波器的两个输出端作为所述差分振荡器的两个输出端，分别与所述第一晶体管和所述第二晶体管的输出端连接，并且所述差分滤波器的两个输出端还分别与所述第一隔直电容和第二隔直电容连接。3.根据权利要求1所述的基于差分振荡器的介...

【专利技术属性】
技术研发人员：史哲，张莽，石昊云，郭嘉帅，
申请(专利权)人：深圳飞骧科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：