基于微带贴片天线的微流控传感器研究

食用油经高温加热后,其相对介电常数和质量会发生改变,测量食用油的相对介电常数可以检测其 质量。文中提出了一种检测食用油质量的新型微带贴片天线传感器,通过测量输入反射系数的谐振频率的共振偏 移来测定不同介电常数的食用油,工作中心频点为1. 43 GHz 和2. 68 GHz。该设计基于谐振方法,采用基板集成波 导结构结合1~3. 2 GHz 工作频率的五角形缝隙天线,可提供最佳传感精度。该装置可以检测不同介电常数的油脂 类液体,测量的相对介电常数是复介电常数的真实部分,范围从2. 41 到2. 83。因此,所提出的贴片微流控传感器可 用于食用油质量的测定,具有良好的应用潜力。     

加载新型复合左右手传输线单元的宽带单极子天线设计

提出了一种新颖的一维复合左右手传输线(CRLH-TL)单元,并将其加载到传统微带馈电的单极子天线上,设计出一种宽带的变形单极子天线。该宽带天线工作在1.67~2.67GHz,相对带宽达到了46%,有效地覆盖了DCS(Digital Cellular System,1710~1880MHz)、PCS(Personal Communication Service,1850~1990MHz)、Wi-Fi(Wireless Fldelity,2400~2480MHz)等多个通信频段。首先,利用CRLH-TL的相位补偿效应,结合传统单极子天线的自身谐振,得到多个谐振工作频点;然后,通过参数优化,使得其中的两个工作频点相互靠近形成一个更宽的工作频段,并且在工作频段内获得了较好的增益和稳定的方向图。最后,对所设计的天线进行实物加工并测试,测试结果与仿真结果吻合良好。     

基于液晶的太赫兹反射式波束扫描天线

提出了一种基于液晶的太赫兹电控反射式移相器及其构成的波束扫描阵列天线。通过采用液晶调控的开槽结构移相器,解决了液晶调控过程中谐振层覆盖面不足造成的液晶取向不均、边缘效应和饱和电压增大等问题。设计了工作在380 GHz三开槽的移相器,对谐振频点的表面电流分布和谐振频点进行了仿真分析。数值计算结果表明当液晶相对介电常数在2.47~3.26范围内变化,377~392 GHz频率范围内移相器能够实现360°的相移。采用三开槽结构反射相移单元,设计了工作于380 GHz的电控波束扫描阵列天线,实现了30°范围内的一维波束扫描,主瓣增益大于20 dBi。     

基于人工局域表面等离激元的液晶微波介电常数测量传感器

液晶材料在微波频段具有良好的调制特性，在微波可调谐器件领域具有巨大的应用潜力。本文针对液晶材料微波介电常数的测量需求，提出了一种基于人工局域表面等离激元谐振的传感器。通过设计环形谐振器结构，在sub-6 GHz频段形成局域表面等离激元窄带谐振峰。通过给液晶施加外加电场，能够实现对液晶介电常数的调控。通过谐振频点位置的拟合，能够得到对应的液晶的介电常数大小，从而实现液晶材料在微波频段的介电常数的测量。本文研究了不同液晶层厚度、不同液晶介电常数对人工局域表面等离激元谐振频点的影响。随着液晶层厚度增加或者液晶介电常数的减小，谐振频点f₁和f₂都逐渐增大。当液晶层厚度大于或等于0.5 mm时，谐振频点f₁和f₂随介电常数的变化具有良好的线性度，且具有高灵敏度(>400 MHz/Δε)，远大于基于目前报道的其他形式介电常数传感器。同时，本传感器结构可以在液晶层上下施加电场，从而实现在不同外加电场作用下液晶材料微波介电常数的测量，在液晶微波特性研究领域具有应用潜力。     

基于超介质的超宽带小型化天线设计

采用SRR 环和CLP 环两种不同谐振单元,构造了一种新型超介质结构单元。该单元的电谐振和磁谐振的谐振频点比较接近,易于频带融合,从而拓展超介质材料双负(介电常数和磁导率都为负)特性的频率带宽。利用加载的方法,在单极子天线上加载该种新型超介质结构单元,以改善天线的辐射特性。利用电磁仿真软件对其进行了仿真设计和优化。仿真结果表明,该天线实现了超宽带工作,在3. 8 ~ 14GHz 的频率范围内,驻波比小于2;同时,天线实现了高增益特性,在整个频率范围内,增益都高于7dB。最后,对天线进行了加工测试,实验测试结果与仿真结果基本吻合,进一步验证了该天线的工作性能。     

基于微波谐振结构的油料金属磨粒含量检测的传感器设计

为了利用介电常数法测油料的金属磨粒含量,提出了一种基于微波谐振结构的金属磨粒含量检测传感器。该传感器以环形微带线为谐振结构,采用交指耦合线馈电,同时,在传感器的金属接地板上加载互补开口谐振环以增强谐振特性。利用油液介电常数与金属磨粒含量之间的关系,以介电常数代替对应含量进行仿真,仿真结果显示,当待测油液的金属磨粒含量由0μg/g变化至170μg/g时,传感器的谐振频率向低频处发生偏移,其中圆柱形容器频偏为74MHz;杯形容器为128MHz;加载互补开口谐振环后,杯形容器频偏为298MHz。最后拟合了油液金属磨粒含量与频率偏移之间的关系,建立了油料金属磨粒含量的检测模型,拟合优度为0.9932,拟合效果较好。     

一种新型共边矩形环嵌套的分形多频天线设计

提出了一种新型分形结构的天线,该分形结构由多个共用一条边的矩形环嵌套构成。由于结构的自相似特性,使天线能够在多个频段工作。研究表明,天线的通频带个数由分形结构的矩形环个数控制,且各谐振频点与相应辐射单元的尺寸密切相关。设计了能同时工作在蓝牙、WLAN和WiMAX频段的三频天线,天线仿真的谐振频点分别为2.44GHz、3.55GHz和5.59GHz,相应的带宽分别为7.0%(2.35GHz-2.52GHz)、15.0%(3.28GHz-3.81GHz)和30.1%(5.13GHz-6.95GHz)。实物的测试结果与仿真结果基本吻合,符合设计要求。     

基于SrTiO_3的频率可调谐太赫兹超材料吸波器（英文）

基于温度敏感材料钛酸锶(SrTiO3)提出了两款频率可调谐太赫兹(THz)超材料(MM)吸波器。由于SrTiO3材料的复值介电常数与外界温度相关,因此基于SrTiO3材料的太赫兹超材料吸波器的谐振频率可随外界温度变化。一款是基于十字金属谐振结构和SrTiO3介质层实现的,在200～400 K的温度范围内,其谐振频率可在1.62～2.44 THz的宽频带范围内实现主动调谐。另一款超材料吸波器通过在十字环金属谐振结构内填充SrTiO3材料来实现,而中间介电层仍然采用常见的聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料。当外部温度从200 K变为400 K时,谐振频率从1.11 THz移至1.58 THz,频率偏移达到了470 GHz,实现了频率可调的太赫兹超材料吸波器。可调谐超材料吸波器的实现可进一步扩展超材料吸波器的应用领域,从而更好地适应如太赫兹成像、太赫兹检测、传感和隐身等各种应用。     

基于加载寄生带的双频天线设计

文中提出了一种双频印刷天线设计方法,覆盖2.4 GHz和5.2 GHz频段。该天线通过在偶极子天线振臂旁平行放置寄生单元,降低天线在高频段的输入阻抗(通常输入阻抗远大于50Ω),从而实现良好的阻抗匹配,在主谐振频段外产生新的寄生谐振频点,达到双频段工作的目的。为了验证所提出的天线设计方案,建立了仿真模型,并加工了天线实物。通过仿真分析和实测发现,改变寄生金属单元的位置和尺寸只影响高频段谐振频点,几乎不影响低频段谐振频点,而偶极子天线尺寸的改变只影响低频段谐振频点,不影响高频段谐振频点。文中设计的天线具有双频段相互独立特性,因此天线的两个谐振频段可根据需求独立设计。     

基于液晶的太赫兹可调谐超材料吸波体

文中设计了一种液晶太赫兹电控超材料吸波体,通过外部电场改变液晶层的等效介电常数,实现对于太赫兹反射波的调控。对器件的传输性能进行计算,分析了谐振频点处的表面电流分布和能量损耗密度情况。采用紫外光刻以及湿法刻蚀技术,制作了30×30单元超材料吸波体阵列并对其进行测试验证。结果表明,当偏置电压在0~30 V之间变化时,吸波体的谐振频点可实现101.5~117.95 GHz范围内的动态调控,综合可调率达到13.9%,整个工作频段内,吸收率始终维持在90%以上。     

Properties of Microstrip Lines on Fused Quartz (Correspondence)

The attenuation constant for microstrip lines on fused quartz and their effective relative dielectric constant were measured and the results are discussed. The propagation losses in these lines proved to be smaller than those mentioned in the literature. The effective relative dielectric constant is found to be independent of frequency up to 12 GHz. The conductors were deposited without an adhesive layer but with sufficient adhesion for pressure bonding semiconductor chips.     

Characterization of liquid crystal polymer for high frequency system-in-a-package applications

Liquid crystal polymer (LCP) is a promising substrate for electronics packaging. In this paper, the high frequency characteristics of LCP were investigated using a microstrip ring resonator to verify the possibility of applying the material in RF packaging. The relative dielectric constant and the loss tangent have been measured. The radiation loss of the ring is considered to accurately determine the loss tangent. A GaAs MMIC switch circuit was fabricated using LCP as substrate to demonstrate the application of this material for system-in-a-package. From the high frequency measurements, it is shown that LCP has low dielectric constant and low loss tangent in the frequency range from 1 GHz to 35 GHz. It is also found that LCP can be used in system-in-a-package applications.     

平板介质的微波分裂腔法介电常数测试技术

为实现微波频段平板类介质材料的介电常数的无损测试,研究了分裂式圆柱形谐振腔测试方法。介绍了分裂式圆柱形谐振腔的电磁场分析理论,采用模式匹配技术实现了介质加载条件下腔内电磁场分布的精确求解,得到了腔体谐振频率与材料介电常数之间的准确关系。在理论分析的基础上,制作了空腔谐振频率为10 GHz的分裂式谐振腔,并与前期研制的闭式谐振腔进行对比测试,介电常数实部测量结果相对误差小于1%。与国外同类产品进行对比测试,介电常数实部结果基本一致,损耗角正切测量结果更接近于文献参考值。因此,微波分裂腔法能够实现平板介质板材的无损测量,具有准确度高,使用方便等突出优势,可在微波频段内实现介电常数为1～20,损耗角正切为1×10^-3～1×10^-5,板材厚度为0.1～2.0 mm的各类平板介质材料介电常数的准确测试。     

基于液晶材料的带宽可重构毫米波滤波器

根据液晶材料在毫米波段良好的介电特性和调谐能力,设计了一款基于液晶材料的毫米波带宽可重构宽带带通滤波器。滤波器使用一个高通滤波器和一个低通滤波器级联实现带通效果;在低通部分加载液晶材料,通过调谐液晶材料的等效介电常数改变低通滤波器的响应频率,实现带宽的可重构。仿真结果表明,当调谐液晶介电常数从2.4变化到3.8时,滤波器的高频截止频率从52 GHz下降至48 GHz,相对带宽从84.9%变为78.3%。     

Complex Permittivity of GaAs and CdTe at Microwave Frequencies

The microwave dielectric constant and loss tangent of Cr-doped semi-insulatiug GaAs have been measured in the frequency range 2.5-36.0 GHz and the temperature range 300-400 K. The room temperature dielectric constant is 12.95 and the temperature coefficient alpha ( /spl equiv/ epsilon(0)/sup -1/ d epsilon/dT) is 1.6 x 10/sup -4/ /K. The dielectric constant and loss tangent of CdTe have been measured as functions of temperature at 15.95 GHz. The room temperature dielectric constant is 10.39 /spl plusmn/ 0.04 and the temperature coefficient alpha is 2.5 x 10/sup -4/ /K.     

Electrical characterization of integrated circuit molding compound

Broadband dielectric characterization techniques were applied to a novolac epoxy molding compound used in the integrated circuit industry. Both dielectric loss tangent and relative dielectric constant were determined over the frequency range from 100 MHz to 1.4 GHz, using two independent measurement methods. The molding compound was in “as-molded condition”, which resembles the use conditions for the material     

一种二叉树状分形偶极子天线的设计

提出了一种基于二叉树状分形结构的分形偶极子贴片天线。该天线的介质基片采用相对介电常数为4.4,介电损耗角正切为0.02的FR4介质板,由微带线经阻抗变换后进行馈电。该天线利用分形技术实现了33%的尺寸缩减;通过平行双线结构和开U型槽技术,优化了阻抗匹配,降低了天线的谐振频率。通过仿真分析与模型优化,天线的最终尺寸为35 mm×22 mm×1.6 mm,中心工作频率为2.87 GHz,工作频率为2.77~2.97 GHz,-10 dB阻抗相对带宽为6.9%,工作频带内最小回波损耗可达-49 dB,最大增益可达2.36 dB。该天线具有小型化、阻抗匹配良好的优点,在当代小型化通信系统中具有良好的应用前景。     

18-42 GHz experimental verification of microstrip coupler and openend capacitance models

A cavity resonance technique is used to experimentally verify microstrip coupler and open end capacitance models over the frequency range of 18-42 GHz. In addition, these results are confirmed using an alternate version of the technique which directly determines open end discontinuity capacitance. In the second case, knowledge of substrate dielectric constant is not required, and the method also yields the microstrip relative effective dielectric constant     

The error of brightness temperature of sea water caused by the error of dielectric constant

Comparing three formulas of calculating complex dielectric constant of saline solutions shows that two of them will yield errors of no more than 5% at frequency 34.88GHz except at temperature 0°C. An expression of the relative error of brightness temperature has been developed, which claims that the relative error of brightness temperature is at least less than half of the relative error of complex dielectric constant.