[发明专利]基于“耳”字型谐振器的多频近零传输传感器及检测方法

说明书

本发明公开了基于“耳”字型谐振器的多频近零传输传感器及检测方法，多频近零传输传感器包括两个“耳”字型谐振器、两条连接线和一条馈线；所述馈线的两端分别为输入端口和输出端口；所述两个“耳”字型谐振器对称布置在馈线两侧，且分别通过连接一条连接线与馈线的中间部分相连；其中，在所述两个“耳”字型谐振器上设置有微流通道，用于承载检测及参考微流体；两个“耳”字型谐振器分别被称作测试区域和参考区域，测试过程中，将被测流体和参考流体通过微流通道的进口压进测试区域和参考区域；本发明灵敏度高，频带宽，检测方法简单，易于集成，具有与其他装置组合成微型分析系统的潜质。

技术领域

本发明涉及一种微流体介电特性的微波检测装置，属于微波测量技术领域，更具体地说，是涉及一种基于“耳”字型谐振器的微流体介电特性的高灵敏度多频检测装置。

背景技术

随着微波技术的不断发展，尤其是基于传输线结构的电磁超介质的迅猛发展，为各种信息元件的新突破提供了新的契机，在各行各业引起了广泛的重视。电磁超介质所具有的亚波长谐振、负折射、完美透镜、能量汇聚及表面波抑制等特性使其于近7年在微波测试领域得到科研工作者的喜爱。在微波测试领域，随着被测物体积的减小，传感器的灵敏度成为关键设计参数之一，如对细胞悬浮液、粒子重组介质、DNA大生物分子重组等组份检测时，传统的测试方案因为灵敏度而无法识别这些组份的微小变化。电磁超介质因具备诸多奇异的电磁特性而有望打破传统技术的分辨率，实现新的突破。而且电磁超介质的引入可以大大减小测试器件的尺寸，减少器件的相位噪声，使器件具备低剖面、小型化、加工方便、价格低廉及易与集成等优点，因此国内外科研工作者不断尝试将各种电磁超介质引入到微波测试领域。文献Zarifi M H . Sensitivity and Selectivity Enhancement inCoupling Ring Resonator Sensors Using Splitting Resonant Frequencies[J].2018:36-39.提出了一种耦合环形谐振器，可实现微样品介电特性的选择性识别，与传统平面谐振器器相比，灵敏度提高了100%，电磁超介质引入到微波测试领域后，的确获得了很好的应用， Adhikari, Kishor Kumar, Tian Qiang, Cong Wang, Ho Kun Sung, Lei Wang,and Qun Wu. High-sensitivity radio frequency noncontact sensing and accuratequantification of uric acid in temperature-variant aqueous solutions. AppliedPhysics Express 11, no. 11 (2018): 117001.提出了双端口的耦合谐振器，实现了不同浓度尿酸的检测。现有的技术一般均为单频检测方案，而多频、宽带、小型化技术一直是微波测试领域内永恒的研究主题，因此提供高灵敏度的宽带、多频检测方案是探索微波与介质相互作用机理的重要手段之一。

发明内容

针对现有的微流体物质介电特性测量技术中存在的带宽窄、灵敏度低等的问题，本发明的目的是提供一种基于“耳”字型谐振器的多频近零传输传感器，该传感器可敏感感知微流体介电特性及其微小变化。

本发明按以下技术方案实现：

一种基于“耳”字型谐振器的多频近零传输传感器，包括两个 “耳”字型谐振器、两条连接线和一条馈线；所述馈线的两端分别为输入端口和输出端口；所述两个“耳”字型谐振器对称布置在馈线两侧，且分别通过连接一条连接线与馈线的中间部分相连；其中，在所述两个“耳”字型谐振器上设置有微流通道，用于承载检测及参考微流体；两个“耳”字型谐振器分别被称作测试区域和参考区域，测试过程中，将被测流体和参考流体通过微流通道的进口压进测试区域和参考区域；当微波信号被馈入两个“耳”字型谐振器时，通过调节“耳”字型谐振器各段微带线的长度与宽带来调整传感器的谐振频率，从而在预定的频段内实现多个传输零点。

进一步，所述“耳”字型谐振器为轴对称结构，其由一个微带线和与该微带线中心线对称布置的五个直角微带结构组成。