基于混合串联-并联翼结构的集成微波传感器，用于同时实现角度和线性位移测量

《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》：Integrated Microwave Sensor for Simultaneous Angular and Linear Displacement Sensing Based on Hybrid Series–Parallel Wing Structure

提出一种新型混合角线位移传感器（HALDS），采用混合串联并联回路（HSW）结构，集成传输线和开路端接分支线实现二维位移解耦检测。线性位移通过中心频率插入相移检测，角位移由传输零点频率差确定，经多层电路技术创新实现滑动与旋转结构一体化设计。原型实验验证了4.5 MHz/°角向和10.4°/mm线位移的高灵敏度性能。

　　

摘要：

本文提出了一种新型的混合式角位移-线位移传感器（HALDS），能够同时检测角位移和线位移。该传感器采用了一种混合串并联结构（HSW），由一对传输线和一对开路短截线组成。通过利用多层电路技术，传输线和开路短截线被创新性地设计为滑块和转子结构，而角位移部分的定子则集成到了滑块结构中。该传感器巧妙地实现了角位移和线位移检测的协同工作，并且能够有效解耦各检测参数，从而实现二维位移的测量。线位移是通过中心频率下的插入相位差（∠S21）来检测的；而角位移则是通过两个传输零点（TZs）之间的频率差（ΔTZ）来确定的。文中提供了全面的理论分析和设计流程。为了验证所提出的方法，研究人员设计并制造了一个二维微波位移传感器原型，并对其进行了实验测试。实验结果表明，该传感器的性能令人满意：角位移的灵敏度为4.5 MHz/°，线位移的灵敏度为10.4°/mm。