[发明专利]基于差分式衬底集成波导重入式谐振腔和微流控技术的微波传感器

权利要求书

1.一种基于差分式衬底集成波导重入式谐振腔和微流控技术的微波传感器，其特征在于：所述传感器具有叠合的上层盖板(1-1)和下层底板(1-2)，所述上层盖板(1-1)和下层底板(1-2)均包含顶层金属层、中间介质层及底层金属层；在上层盖板(1-1)和下层底板(1-2)之间左右并排形成有两个衬底集成波导重入式谐振腔单体(1)，每个所述衬底集成波导重入式谐振腔单体(1)中均嵌入有微流控芯片(2)，所述两个衬底集成波导重入式谐振腔单体（1）并联，并由功分器（3）串联连接，形成差分式结构。

2.根据权利要求1所述的微波传感器，其特征在于：对于每个所述衬底集成波导重入式谐振腔单体（1），是在上层盖板(1-1)和下层底板(1-2)的中间介质层中制作一圈圆形分布的金属通孔(1-3)，用以连接顶层与底层金属层，形成谐振腔单体的圆柱形金属壁，在圆柱形金属壁区域内，上层盖板(1-1)自底层金属往上刻蚀至部分中间介质层形成圆柱形凹槽，用以嵌放所述微流控芯片(2)，在下层底板(1-2)自顶层金属往下刻蚀至部分中间介质层形成环形凹槽，外径与上层盖板的凹槽尺寸相同，位置相对，相互叠合，形成谐振腔，环形凹槽中心形成短路电容柱(1-2-1)；

对于每个所述谐振腔单体（1），在上层盖板(1-1)的上方均装有两个管座(4)，用以被测液态媒质的注入与抽取，所述两个管座分别与微流控芯片(2)的微流道(2-1)的进出口相通，实现微流道和柔性导管的连通。

3.根据权利要求1所述的微波传感器，其特征在于：所述功分器（3）有两个，位于衬底集成波导重入式谐振腔单体（1）的两侧，制作在上层盖板的顶层金属上，为Wilkinson功分器，其三端口分别由微带线连入圆形金属环（3-4），其中端口一（3-1）用以激励信号馈入，端口二（3-2）和端口三（3-3）功率等分，分别通过馈电线（1-1-1）连接两个衬底集成波导重入式谐振腔单体（1）。

4.根据权利要求3所述的微波传感器，其特征在于：所述金属环内包含有一个100欧的电阻（3-5），金属环的外径为4.09mm；与端口一（3-1）连接的微带线宽度为0.93m，与端口二（3-2）和端口三（3-3）连接的微带线的宽度均为1mm。

5.根据权利要求3所述的微波传感器，其特征在于：所述馈电线（1-1-1）宽度为1.77mm，在每个谐振腔单体（1）两侧的馈入深度为8.7mm，馈电线（1-1-1）和上层盖板顶层共面金属的缝隙w为1mm。

6.根据权利要求2所述的微波传感器，其特征在于：所述上层盖板(1-1)内的圆柱形凹槽外径与微流控芯片(2)的尺寸相同，均为24mm，凹槽深度与微流控芯片厚度相同。

7.根据权利要求1或2所述的微波传感器，其特征在于：所述上层盖板(1-1)与下层底板(1-2)的中间介质层材料为Rogers 5880，其相对介电常数为2.2，相对磁导率为1，损耗正切角为0.0009。

8.根据权利要求1或2所述的微波传感器，其特征在于：所述上层盖板的厚度为1.1mm,下层底板的厚度为1.5mm。

9.根据权利要求2所述的微波传感器，其特征在于：所述短路电容柱区域内包含有金属通孔(1-2-2)，用以连接短路电容柱的上层和下层金属，金属通孔（1-2-2）半径均为0.5mm。

10.根据权利要求1所述的微波传感器，其特征在于：所述微流控芯片(2)上的微流道(2-1)为螺旋状，微流控芯片衬底采用PMMA聚合物材料，微流控芯片(2)的厚度为0.965mm，微流道(2-1)的深度为0.85mm，宽度为1.1mm，间距为0.5mm。