[发明专利]一种基于集成有源放大器芯片的谐振传感器

说明书

本发明公开一种基于集成有源放大器芯片的谐振传感器。该传感器包括：第一金属介质层、仿空气介质层、第二金属介质层和激励层，所述激励层上依次覆盖所述第二金属介质层、仿空气介质层和第一金属介质层。所述第一金属介质层包括有源放大器芯片。采用本发明能够提高传感器的分辨率和灵敏度。

技术领域

本发明涉及有源传感领域，特别是涉及一种基于集成有源放大器芯片的谐振传感器。

背景技术

生物、化学科研工作中一般需要测量辨别各种生化试剂和物质的特性，一种高效地、精确地、功能强大、低成本的生化试剂检测手段对于生物、化学科研工作来说是必不可少的，因此越来越多的技术都在提升传感器的性能用于试剂的精准测量。微波传感器具有操作简便、高灵敏度、非接触的特点，因此微波传感器的应用已成为一个新的研究热点。物质的介电常数和感兴趣的物理属性存在特定的关系，微波传感器通过测量介电常数来推断物质的物理属性。传统的微波传感器利用待测物质与基于微波谐振器的传感器近场耦合，通过谐振的位置和谐振振幅的变化去确定介电常数的变化进而确定物质某种属性的变化。但是，金属材料在微波段通常具有辐射损耗，导致基于微波谐振器的传感器的品质因数(Q)下降，尤其是待测物质往往具有很大的损耗，加速了品质因数(Q)的恶化。虽然有微波传感器通过技术手段提高品质因数(Q)值，但是大部分是采用无源调控的方式，如优化单元结构获得更好的电磁特性。无源调控的方式不利于动态调控，使得无源传感器的应用范围受到限制。另外，基于等离子体微波传感器的品质因数与谐振强度的乘积表示近场耦合的性质，它是一个峰函数，即在测量过程中，传感器不能同时得到高品质因数和强谐振强度。所以传统的传感器的分辨率和灵敏度往往受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于集成有源放大器芯片的谐振传感器，能够提高传感器的分辨率和灵敏度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于集成有源放大器芯片的谐振传感器，包括：第一金属介质层、仿空气介质层、第二金属介质层和激励层，所述激励层上依次覆盖所述第二金属介质层、仿空气介质层和第一金属介质层，所述第一金属介质层包括有源放大器芯片。

可选的，所述第一金属介质层包括第一金属光栅结构层和第一介质板，所述有源放大器芯片位于所述第一金属光栅结构层上，所述第一介质板上覆盖所述第一金属光栅结构层。

可选的，所述第一金属介质层还包括电容，所述电容位于所述第一金属光栅结构层上，所述电容用于隔绝直流电流。

可选的，所述第一金属介质层还包括接地金属贴片，所述接地金属贴片位于所述有源放大器芯片和所述第一金属光栅结构层之间。

可选的，所述第二金属介质层包括第二金属光栅结构层和第二介质板，所述第二介质板上覆盖所述第二金属光栅结构层，所述第二金属光栅结构层上覆盖所述仿空气介质层。

可选的，所述激励层包括微带线、第三介质板和金属背板，所述金属背板上覆盖所述第三介质板，所述微带线位于所述第三介质板和所述第二介质板之间，所述微带线用于与外界激励源连接。

可选的，所述传感器还包括若干通孔，各所述通孔贯穿所述第一介质板、所述仿空气介质层、所述第二介质板、所述第三介质板和所述金属背板，所述通孔中各插入一根金属柱，各所述金属柱用于保证所述有源放大器芯片接地。

可选的，所述第一金属光栅结构层和所述第二金属光栅结构层的表面均刻蚀周期性凹槽。

可选的，所述第一介质板、所述第二介质板、所述第三介质板和所述仿空气介质层的厚度均可调。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：