[0004] 本发明的目的主要针对现有技术的不足，提出了一种结构简单、高灵敏度、高Q值、测量范围广以及具备同时测量介电常数和磁导率功能的差分微波传感器。该传感器是在传统的互补开环谐振器和传输线结构基础上进行设计的。
[0005] 本发明按以下技术方案实现：
[0006] 一种差分微波传感器，该微波传感器为四端口器件，由顶层至底层包括两个微带线结构、介质层、金属薄片、两个刻槽金属CSRR结构；
[0007] 所述两个微带线结构尺寸相同，且轴对称设置，设置在介质层的上表面；每个微带线结构包括分别位于介质层两侧的一个输入端口和一个输出端口，所述输入端口和输出端口用于连接SMA连接头，所述SMA连接头与矢量网络分析仪相连通；
[0008] 所述输入端口与输出端口之间通过三段微带线连接，所述三段微带线包括第一至第二微带线Ⅰ和微带线Ⅱ，第一微带线Ⅰ的一端通过50欧姆电阻与微带线Ⅱ的一端焊接，第二微带线Ⅰ的一端通过50欧姆电阻与微带线Ⅱ的另一端焊接，第一微带线Ⅰ、第二微带线Ⅰ的另一端分别作为输入输出端口；第一微带线Ⅰ、微带线Ⅱ和第二微带线Ⅰ位于同一直线上；
[0009] 进一步地，所述微带线Ⅰ的宽度为1.67mm，用以匹配50Ω电阻；
[0010] 进一步地，所述微带线Ⅱ的宽度小于微带线Ⅰ的宽度；
[0011] 进一步地，所述两个微带线结构上各自微带线Ⅱ的中心位置相距20mm；
[0012] 进一步地，所述介质层为方形PCB板；
[0013] 所述的金属薄片与介质层形状相同，设置在介质层的下表面，且刻蚀有两个刻槽金属CSRR结构。两个刻槽CSRR结构的开口朝向相同。
[0014] 所述刻槽金属CSRR结构由内外槽环构成，内外槽环均设有一个开口，且开口朝向均相同；所述内外槽环开口相对的两直角均对齐内折，所述外槽环的开口向环内外延伸构成槽沟，其中外槽环开口槽沟之间的部分为磁场强度最大，电场强度最小的区域，该区域放置待测样品用于测量样品磁导率；内外槽环两个内折直角相接的槽沟之间的部分为电场强度最大，磁场强度最小的区域，该区域放置待测样品用于测量样品介电常数；
[0015] 所述刻槽金属CSRR结构的中心与微带线Ⅱ的中心在平面位置上一致，该刻槽金属CSRR结构的两端与微带线Ⅱ两端的最近距离d2均为1.45mm，且微带线Ⅱ耦合刻槽金属CSRR结构；
[0016] 所述刻槽金属CSRR结构内槽环的开口宽度与外槽环开口槽沟宽度相同。
[0017] 进一步地，两个刻槽金属CSRR结构之间空隙距离设置为12mm，以消除彼此间的耦合；
[0018] 进一步地，所述刻槽金属CSRR结构外槽环尺寸设置为11mm×8mm，槽宽为0.41mm，内槽环尺寸设置为6.74mm×6.31mm，槽宽为0.38mm，内外槽环槽边对齐处距离设置为0.22mm，其合理的尺寸使得电场很好的束缚在槽环周边；
[0019] 进一步地，外槽环开口槽沟与内槽环开口之间留有一定距离的空隙，距离设置为0.675mm；
[0020] 所述传感器的灵敏度决定了对介电常数和磁导率测量的分辨率；质量因子Q值决定了测量的精度；测量范围和小型化决定了传感器的实用性。
[0021] 本发明与现有技术相比，具有如下的突出实质性特点和显著技术进步：
[0022] 本发明与现有的微波传感器相比，克服了现有传感器只能单一测量介电常数或磁导率的缺点，能够在同一传感器不同区域同时测量介电常数和磁导率，具有极高的灵敏度和Q值，保证了测量的准确度。该传感器的刻槽金属CSRR结构的对强场的束缚很强，因此灵敏度很高，同时微带线Ⅱ与刻槽金属CSRR结构之间耦合提高了传感器谐振时的阻抗匹配，从而提高了质量因子，并且质量因子随着测量范围的扩大而增大，因此对较高介电常数和磁导率的磁介质材料的测量十分适用。而且，本发明采用了差分结构的形式，对介电常数和磁导率可做差分测量，采用相对测量的方式排除了环境因素的影响。
