微波传感器新进展：基于分环谐振器的介电常数测量

"这篇论文提出了一种基于分立环形谐振器（SRRs）的新颖微波传感器设计，用于测量未知材料的小样本介电常数。这种设计包括两个结构，分别是双层和三层磁耦合SRRs，它们具有小型化、高品质因数（Q因子）和稳定的共振特性。特别是三层磁耦合传感器，由于SRRs上相反的分裂，能够进一步提升Q因子并提供更好的稳定性。通过不同移位的共振频率和多项式拟合法，这些传感器可以精确计算未知的介电常数。模拟和实验结果验证了该方法和设计的有效性。由于其紧凑的尺寸和较低的远场辐射，这些谐振器可以与各种介电常数测量算法结合，以提高在广泛环境中的测量精度，不仅限于特定的实验设置。" 本文探讨的主题是微波传感器技术，具体是基于分立环形谐振器（SRRs）的创新设计，这在电磁材料性质测量中具有广泛应用。SRRs是一种在微波频率范围内工作的元器件，由于其独特的谐振特性，被广泛用于传感和通信领域。 文中提出的两种新型传感器，即双层和三层磁耦合SRRs，是为了克服传统传感器在测量小样本介电常数时的局限性。这两种传感器的设计都考虑了尺寸紧凑性，以便处理小体积的材料样本。其中，三层结构通过反向分裂的SRRs增强了传感器的性能，提高了Q因子，这是衡量谐振器能量储存能力的一个关键参数，更高的Q因子意味着更精确的谐振频率和更好的稳定性。 传感器的工作原理主要依赖于SRRs的共振特性，当材料介电常数变化时，传感器的共振频率会发生变化。通过观察这些频率的变化，可以使用多项式拟合等数学方法来准确计算出未知材料的介电常数。这种方法避免了对单一共振频率的依赖，增加了测量的鲁棒性和准确性。 实验部分展示了这些设计的可行性，通过模拟和实测结果对比，证明了所提出的微波传感器在测量介电常数方面的高效性。此外，由于其低远场辐射，这些传感器适用于各种环境，包括在制造业、科学研究以及遥感等领域。 最后，这项工作得到了国家自然科学基金等机构的支持，表明它在科学和工程研究中具有重要的价值。作者之一王高锋作为通讯作者，对于这类技术的发展和应用有着关键性的贡献。 这篇论文详细介绍了基于SRRs的微波传感器设计，为测量未知材料的介电常数提供了新的思路和方法，对于微波传感技术的进步和实际应用具有重要意义。