引言
土壤湿度是决定农作物生长好坏的重要因素之一。通过合理灌溉可以提高农作物产量，并且减少水资源浪费，实时了解土壤湿度对农业生产具有重要意义。
由于土壤的介电特性受土壤湿度影响显著，介电方法得到了广泛发展。文献[1]和文献[2]利用时域反射仪(TDR)技术，通过测量反射信号的传播时间可以得到土壤湿度的变化。频域反射仪(FDR)技术则根据输出波和反射回波之间的差异来确定土壤湿度[3-4]。上述两种介电方法虽然精确可靠，但也需要复杂的电子设备，这限制了它们在大规模部署情况下的使用。因此，结构简单、制作方便的谐振器更适合用于监测土壤湿度。开口环谐振器(Split Ring Resonator, SRR)及其互补结构CSRR对介电常数变化敏感，被广泛用于环境监测中。文献[5]和文献[6]通过SRR来监测土壤湿度，湿度变化使得介电常数变化，进而使谐振器的谐振频率发生改变。文献[7]、文献[8]和文献[9]利用CSRR对土壤湿度进行监测，结果表明CSRR结构具有相当高的灵敏度，但是在高土壤湿度下谐振峰值过低，实测时难以确定其谐振频率。文献[10]通过在基板顶部采用微带线耦合三角形螺旋谐振器，以及底部蚀刻矩形螺旋谐振器的方法，实现差分传感，可去除土壤成分、温度等环境因素产生的影响，提高传感器的准确度，然而这种结构将参考谐振器放置在土壤之下，导致参考谐振频率仍受土壤湿度的影响。
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作者信息：
邰正一，马润波
（山西大学 物理电子工程学院，山西 太原 030006）
