采用负载式U型谐振器和非对称T形连接的高增益阵列天线的双功能微波传感器

《Scientific Reports》：dual functional microwave sensor with high-gain array antenna using loaded U-resonator and asymmetric T-junction

　　

摘要

本文提出了一种采用负载式U型谐振器和不对称T型结的高增益阵列天线的双功能微波传感器。该微波传感器的工作频率为f_r = 2.11 GHz，而阵列天线的工作频率为f_r = 2.84 GHz，两者通过基于微带线的不对称T型结实现集成。对于固体材料，通过检测S₂₁的频率偏移来评估传感器的性能，这些材料的介电常数范围为1–9.8；而对于天线，则通过S₁₁参数、带宽、增益以及辐射模式来评估其性能。测试结果表明，该天线和传感器都具有出色的性能，且具有较高的隔离度，可达≤ -40 dB，能够同时正常工作。此外，该天线在f_r = 2.84 GHz时的S₁₁值≤ -10 dB，分数带宽为2.11%，增益为6.03 dBi。在f_r = 2.11 GHz工作时，该传感器的频率分辨率ΔF为0.4 GHz，频率分辨率系数FDR为0.061 GHz / ?ε_r，归一化灵敏度为2.21%，准确率为99.38%。因此，该技术可应用于材料质量检测、制药以及生物医学等领域，作为与无线通信相结合的实时测量解决方案。