高 Q 值腔体耦合高介电常数陶瓷共振器用于传感应用

高品质因子共振器在高精度测量和量子技术应用中具有不可否认的意义。通过耦合一个作为稳定频率参考的第一个共振器与第二个对特定物理量敏感的共振器，可以实现新型微波传感器。本 work 报告了一种耦合腔体配置，其中包含一个高 $Q$ 值椭圆形 TESLA 形状超导腔体，耦合一个高介电常数 ($\varepsilon_\mathrm{r}$) SrTiO$_3$ 球形陶瓷块，其共振频率随温度变化而变化，由于温度对介电常数的依赖，介电常数可达 1 K 以下的 30000 以上。广泛的电磁仿真用于测试不同的耦合配置，显示在球块位于腔体内不同位置时，耦合可在弱或强 regime 中进行调节。此外，对于耦合系统，仿真结果表明零传输频率（空档频率）随介电常数 $\varepsilon_\mathrm{r}$ 变化的依赖性，可达 $\varepsilon_\mathrm{r} \approx 230$ 时的每单位 $\varepsilon_\mathrm{r}$ 变化 2.8 MHz。最后，我们讨论了该耦合系统作为不同温度范围内传感器的应用。