文献综述
摘要:基片集成波导Substrate integrated waveguide(SIW)是一种新的微波传输线形式,其利用金属通孔在介质基片上实现波导的场传播模式。高频应用中,波长过小,过高的容差要求常常使微带线失效。波导就常用于高频情况,但是波导体积大,不易于集成。所以产生了一种新的结构:基片集成波导SIW。SIW是介于微带与介质填充波导之间的一种传输线。SIW兼顾传统波导和微带传输线的优点,可实现高性能微波毫米波平面电路。
关键词:微波毫米波、微带、基片集成
一、前言
在过去的几年中,许多学者对基板集成波导(SIW)元件的测量应用产生了浓厚的兴趣。实际上,利用SIW开发传感器是一个非常有前途的选择,因为它们具有良好的电气性能、紧凑性和低成本的优点。一些 SIW 结构已被证明可用于电介质材料的角色塑造以及物理量如氢气和湿度的探测和监测。这些结构所采用的测量技术主要是共振法和透射反射法。通常,腔谐振器用于高精度的传感应用。然而,对于宽带测量,它们的效率相当有限; 对于后者,尽管精度较低,但第二种方法经常被使用。射频干涉测量技术是另一种对高灵敏度、高分辨率、快速和准确度要求很高的传感应用技术。从根本上讲,它依赖于相位变化检测和波的叠加过程。在光学波长中,干涉传感器已被广泛应用于各种领域,如生物和化学传感。通过利用不同的技术和结构,射频干涉仪也被广泛地应用于许多应用,如小位移测量和介电质光谱学。在这种背景下,使用SIW 技术的干涉传感器的发展开始得到研究。
SIW干涉仪结合了SIW技术和干涉测量技术的优点。因此,它提供了一种高度灵敏,被动和紧凑的测量解决方案。此外,通过采用差分方法减少了与介电特性变化有关的测量误差,还简化了SIW移相器的相位测量,从而可以将检测到的物理量立即映射到频率上。SIW干涉仪其检测原理是基于由于潮湿空气介电常数的变化而导致的敏感分支的有效介电常数的变化。在相对湿度的一定范围内对结构的敏感特性进行了研究,提出了一种预测频率偏移并估算湿度水平的分析模型。集成了基片的干涉仪可用于许多测量应用,例如介电材料表征和环境检测。
- 国内外相关研究
- 理论模型
SIW干涉传感器:
干涉仪的基本结构由两个不同的分支组成,分别连接在两侧的内置功率分配器组合器上。通过引入气孔,使敏感枝具有有效的介电常数 εeff 和长度 l1属性。参考支路具有长度 l2和相对介电常数 r (基片介电常数)。其工作原理可概括为三个主要步骤: 将输入信号分成两个探测信号,每个探测信号通过干涉仪的一个分支传播,最后在输出端将两个探测信号合并。
(二)下面将已有的一些研究成果及研究现状总结如下:
