[发明专利]一种基于衬底集成波导重入式谐振腔的湿度传感器

权利要求书

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）包括从上到下纵向叠合的四块介质基板，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；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第一扇形凹槽（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第一扇形凹槽（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）的半径小于所述第一扇形凹槽（1-6）半径，角度相同，弧线平行；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第二扇形凹槽（1-2-1），分别与各自金属层刻蚀的第一扇形凹槽(1-6)连通，面积相同，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第一扇形凹槽（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）的第一扇形凹槽（1-6）上下对齐，第三介质基板（1-3）和第四介质基板（1-4）的第一扇形凹槽（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；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： 所述第一扇形凹槽（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第二扇形凹槽（1-2-1）也具有相同深度。

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)与第四介质基板(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。

5.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。

6.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。

7.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。

8.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）和第三介质基板（1-3）的中间介质层上的第二扇形凹槽（1-2-1）半径为15mm，深度为0.3mm。