一种基于微波负阻电路补偿的高分辨率双重入式腔体传感器制造技术

本发明专利技术提出一种基于负阻补偿的高分辨率双重入式腔体传感器，包括无源谐振腔体、微流体芯片和负阻补偿电路。其利用两个谐振腔体之间的公共金属层实现两个谐振腔体相互隔离的同时只需要加载一个负阻补偿电路就实现对两个谐振腔体的能量补偿。通过在其公共金属层上刻蚀出微带线+带状线结构用于连接一个由三极管和二极管设计的负阻补偿电路，以此来实现对两个谐振腔体同时且独立地能量补偿，进而提高二者对应谐振频率处的品质因数，并提高检测的灵敏度。同时，在谐振腔体电场强度最强的间隙区域嵌入两块微流体芯片使其所提出的传感器在具有极高分辨的同时也具有较高的灵敏度，提升传感器的整体性能。所述传感器适用于对液体溶剂中极微量溶质的检测，特别是用于葡萄糖溶液的浓度表征。液的浓度表征。液的浓度表征。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微波负阻电路补偿的高分辨率双重入式腔体传感器


[0001]本专利技术属于微波传感器领域，具体涉及适用于超低浓度葡萄糖溶液检测的高分辨率传感器。

技术介绍

[0002]当前，糖尿病已经成为世界上主流的流行病之一。截止到2014年，糖尿病患者人数已经达到了4.22亿。并且糖尿病的发病率还有逐年升高的趋势。同时糖尿病会引起末期肾病、心脏疾病、中风以及失明等诸多并发症。目前，糖尿病患者主要通过血糖仪和血糖试纸监测血糖水平。但是，每次需要患者刺破自己的手指采集血样进行血糖浓度的监测。如此日复一日的操作对于患者而言是痛苦的。
[0003]现如今微波传感器在非侵入式、非标记以及实时测量方面具有很大的发展潜力。并且微波传感器被广泛的应用到了农业、生物制药以及电气等领域。而且也有很多工作报道了使用微波传感器用于体内的血糖监测和体外的葡萄糖浓度测量。
[0004]尽管糖尿病患者是由于人体血液中葡萄糖水平过高引起的，但是这只是相较于正常人体而言。实际上人体血液中的葡萄糖含量是微量的。要想使用微波传感器实现对这种超低浓度葡萄糖溶液的监测，就需要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微波负阻电路补偿的高分辨率双重入式腔体传感器，其特征在于：所述传感器包括无源谐振腔体、微流体芯片和负阻补偿电路；所述无源谐振腔体是由在四块纵向堆叠的介质基板中形成的上下两个重入式谐振腔体构成，两个重入式谐振腔体分别形成在上部的第一和第二介质基板以及下部的第三和第四介质基板中，每个介质基板均具有顶层金属、中间介质层以及底层金属层三层结构，两个重入式谐振腔体通过直接接触的第二介质基板的底层金属和第三介质基板的顶层金属进行纵向地隔离，使得电磁场束缚在各自的腔体中；所述微流体芯片有两块，分别嵌入两个重入式谐振腔体中，并分别位于各自谐振腔体电场强度最强的间隙区域；在相接触的第二介质基板（1
‑
2）的底层金属和第三介质基板（2
‑
1）的顶层金属上形成两个重入式谐振腔体的腔体馈电结构（3
‑
1）和负阻补偿电路连接端口（3
‑
2），其中所述腔体馈电结构（3
‑
1）通过转接头连接到矢量网络分析仪，所述负阻补偿电路通过负阻补偿电路连接端口（3
‑
2）与两个重入式谐振腔体连接，通过调节负阻补偿电路中三极管和变容二极管的偏置电压实现对两个谐振腔体同时且独立地能量补偿；在测量时，选择其中一个腔体作为传感腔体，另外一个腔体作为参考腔体。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，两个所述重入式谐振腔体是通过在各自对应的介质基板的中间介质层均刻蚀多个金属化通孔，由金属化通孔均匀分布并形成谐振腔的等效金属壁；上重入式谐振腔体（1）的第一介质基板（1
‑
1）在等效金属壁围成区域内自底层金属往上刻蚀至部分的中间介质层形成圆形凹槽，在圆形凹槽中嵌入第一微流体芯片（1
‑1‑
2），在第二介质基板的中心区域设有周期阵列分布的金属化通孔（1
‑2‑
2），形成第一电容柱（1
‑2‑
1）；下重入式谐振腔体（2）的第四介质基板（2
‑
2）在等效金属壁围成的区域内自顶层金属往下刻蚀至部分的中间介质层形成圆形凹槽，在圆形凹槽中嵌入第二微流体芯片（2
‑2‑
1）；在第三介质基板的中心区域设有周期阵列分布的金属化通孔（2
‑1‑
2），形成第二电容柱（2
‑1‑
1）；所述第一电容柱（1
‑2‑
1）和第二电容柱（2
‑1‑
1）所在的位置均为各自腔体中电场最强的区域，所述第一微流体芯片（1
‑1‑
2）和第二微流体芯片（2
‑2‑
1）的微流道分别对应于该电场最强的区域分布；两个谐振腔体中的电容柱半径不同，上重入式谐振腔体（1）中的电容柱半径较大，下重入式谐振腔体（2）中的电容柱半径较小，两个重入式谐振腔体以及腔体中对应的电容柱都是沿着纵轴和横轴对称分布。3.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于：所述负阻补偿电路（3
‑
3）包含电阻、电容、电感、三极管以及变容二极管；电感L
n
一端与三极管BFP420的基极b相连，另外一端直接接地；三极管BFP420集电极c分别和电容C
d1
的一端相连，同时与电感L
c1
的一端相连；电容C
d1
的另外一端则是作为负阻补偿电路的输出端提供负阻；电阻R
c
作为直流偏置电阻一端与电感L
c1
的另外一端相连，而电阻R
c
的另外一端就与电压源V
c
的正极相连；而电压源V
c
的负极就直接接地；三极管BFP420的发射极e分别与电感L
c2
和电容C
d2
的一端相连；电阻R
e
与电感L
c2
的另外一端相连，而电阻R
e
的另外一端则与电压源V
e
的负极相连；同时电压源V
e
的正极则直接接地；电阻R0的一端和电容C
d2
的另外一端相连，电阻R0的另外一端则与变容二极管
SMV1405的阴极和电感L
c3
相连；变容二极管SMV1405的阳极则直接接地；电感L
c3
的另外一端与电压源V
bias
的正极相连；电压源V
bias
的负极直接接地。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄杰，岳鸿涛，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
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