[发明专利]一种用于测量磁介质材料介电常数和磁导率的重入式腔体传感器

权利要求书

1.一种用于测量磁介质材料介电常数和磁导率的重入式腔体传感器，其特征在于：所述传感器包含谐振腔(1)和两段共面波导馈电线(2)；所述传感器由纵向叠合的四块介质基板构成传感器基体，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）的底层金属层和第二介质基板（1-2）的顶层金属层、第三介质基板（1-3）的底层金属层和第四介质基板（1-4）的顶层金属层在中间区域均刻蚀有上下位置对应、形状面积相同的矩形凹槽（1-6），槽底刻蚀至各自的中间介质层，所述矩形凹槽（1-6）两两合拢并上下重叠形成一个折叠的二分之一模矩形重入式谐振腔（1），所述谐振腔（1）是一个矩形重入式谐振腔沿中心线折叠的二分之一模腔；

所述两段共面波导馈电线（2）并列位于第一介质基板（1-1）的顶层金属层上；

每一块所述介质基板的中间介质层均刻蚀有多个第一金属化通孔（1-5），多个第一金属化通孔（1-5）均匀分布在所述谐振腔（1）的外围，多个第一金属化通孔（1-5）均匀分布在所述馈电线（2）的两侧，等效谐振腔的金属边界；

所述第二介质基板（1-2）的顶层金属层与所述第三介质基板（1-3）的底层金属层在所述矩形凹槽（1-6）区域并邻近谐振腔一侧的金属边界位置各自留有一块矩形金属（1-2-1）未刻蚀；所述第二介质基板（1-2）和第三介质基板（1-3）的中间介质层在对应所述矩形金属（1-2-1）区域位置刻蚀有多个第二金属化通孔（1-2-2），所述矩形金属（1-2-1）和第二金属化通孔（1-2-2）共同形成谐振腔的电容柱结构；贯穿四层介质基板并在所述电容柱结构与靠近的金属边界之间刻蚀有一个非金属化通孔（1-7），作为介电常数传感区域；

所述第三介质基板（1-3）与第四介质基板（1-4）的中间介质层上相对刻蚀有长条凹槽（1-8-1），所述长条凹槽（1-8-1）横穿过谐振腔并贯通基板的两侧，且位置与远离电容柱结构一侧的谐振腔金属边界靠近并与金属边界平行，作为磁导率传感区域；

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）的顶层金属层在与所述电容柱结构靠近的金属边界的内侧各刻蚀有一长条凹槽（1-2-3），槽底刻蚀至各自的中间介质层，允许电磁波从第一介质基板和第二介质基板传播到第三介质基板和第四介质基板，实现折叠形式的电磁场分布模式。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述矩形金属（1-2-1）和第二金属化通孔（1-2-2）共同形成谐振腔的电容柱结构位于长条凹槽（1-2-3）的中点相对的位置。

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述第二介质基板（1-2）、第三介质基板（1-3）和第四介质基板（1-4）在对应共面波导馈电线（2）的位置均刻蚀出矩形缺口（1-8-2），作为共面波导馈电线（2）的连接头的放置位置。

4.根据权利要求1、2或3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，总长度为10.85mm，馈电线的锥形的较大直径一端的宽度为2mm，锥形的末端馈入口宽度为0.8mm，馈电线两侧的缝隙宽度为0.8mm。

5.根据权利要求1、2或3所述的传感器，其特征在于：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）的顶层金属层上刻蚀的长条凹槽（1-2-3）具有相同的长度与宽度，并在组合时上下对齐。

6.根据权利要求1、2或3所述的传感器，其特征在于：所述第一介质基板(1-1)与介质基板(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。

7.根据权利要求1、2或3所述的传感器，其特征在于：所述四层介质基板的非金属化通孔（1-7）直径为3.6mm；第三介质基板（1-3）上的矩形凹槽（1-8-1）深度为2.55mm，第四介质基板（1-4）上的矩形凹槽（1-8-1）深度为1mm。