作为电子系统获取外界信息的唯一窗口，传感器大量应用于国防、工业生产、个人消费等领域。基于平面结构的微波谐振式传感器可实现介质材料电磁参数的无损检测，且制造工艺简单、成本低、稳定性高，因而受到广泛关注。
近日，杭州电子科技大学赵文生教授总结并介绍了微波谐振式传感器研究进展，相关论文以“微波谐振式传感器研究进展”为题，在《电子学报》第10期发表。文章首先以变频传感为例，简要介绍了微波谐振式传感器的工作原理。一般来说，微波谐振式传感器用传输线结构来激励谐振单元，建立待测量与谐振特性间的映射关系。依据传感器响应参数特征，将其分类为变频传感、耦合调制传感、分频传感和差分传感。
在设计过程中，需尽可能地提升传感器灵敏度。图1给出了基于微带开口谐振环结构的差分传感器，该传感器由两个相同的传感单元组成，分别作为测试端和参考端，并通过接地孔降低传感单元间的耦合。通过在PDMS微流通道中注入水-乙醇混合液后，可以看到测试端响应曲线中谐振频率和幅值随混合液中乙醇比例变化，而参考端响应曲线保持不变，从而实现微流液体的无损检测。
图1. 差分微流传感器结构及其测试曲线
图2. 基于DDPG框架的传感器设计及其测试曲线
由于微波元件设计不连续性，设计过程中往往需要反复调试，耗费大量人力物力。应用机器学习等智能算法可望实现微波谐振式传感器的自动优化设计。如图2所示，本文给出了基于深度确定性策略梯度（DDPG）框架的传感器结构设计示例，优化过程中液体体积保持不变，传感器灵敏度得到明显提升。微波谐振式传感器可实现介电材料无损检测，在低成本检测方面具有一定优势，未来可望进一步提升传感器性能并与外围电路集成，推动微波检测产业化发展。
微波谐振式传感器研究进展
赵文生, 方宇浩, 王大伟, 刘军
电子学报, 2022, 50(10): 2530-2541
DOI：10.12263/DZXB.20220124
原文链接：https://www.ejournal.org.cn/article/2022/0372-2112/0372-2112-2022-50-10-2530.shtml
