[发明专利]一种基于半整数阶谐振模式的有源传感器

说明书

本发明涉及一种基于半整数阶谐振模式的有源传感器，包括：底板、第一介质板、微带线激励层、第二介质板、谐振体和金属管；所述底板敷于所述第一介质板的一表面；所述微带线激励层敷于所述第一介质板的另一表面；所述第二介质板的一表面与所述微带线激励层接触连接；所述谐振体设置在所述第二介质板的另一表面上。其中，采用第二介质板和谐振体构成谐振器，以产生半整数阶谐振信号，并在谐振体中引入放大器芯片，这就能够对在无源情况下的半整数阶谐振模式信号进行放大，以弥补检测过程中存在的检测损耗、在提高谐振强度和传感器品质因数的同时，进一步提高传感器的检测精度。

技术领域

本发明涉及有源高分辨率传感器技术领域，特别是涉及一种基于半整数阶谐振模式的有源传感器。

背景技术

测量、辨别生化试剂的特性，并且能够达到精确地、低成本的、功能强大检测方法对于科研工作是必要的，因此，越来越多的技术在研究能够应用于生化试剂测量领域的传感器，并希望能够提高传感器的检测性能，最终实现对待测溶液的精准测量。

基于这一目的，微波技术由于具有高集成度、低成本、实时和非侵入的优点，适合于溶液分析而受到研究者的青睐。

基于人工局域表面等离激元谐振结构在内的微波超结构传感器具有高品质因数，对外围环境的变化表现出较高的灵敏度，并且具有结构紧凑的优点。人工局域表面等离激元谐振的半整数阶谐振模式对周围的媒质的改变表现出更强的灵敏度，具有应用于葡萄糖、乙醇等溶液检测的巨大优势。另一方面，金属、电介质基板均会引入损耗，尤其在对待测溶液进行检测时会引入更大的损耗，这些损耗往往使得传感器的谐振强度变弱、品质因数降低，从而降低其检测精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于半整数阶谐振模式的有源传感器，以提高传感器的品质因数，从而提高传感器的检测精确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于半整数阶谐振模式的有源传感器，包括：底板、第一介质板、微带线激励层、第二介质板、谐振体和金属管；

所述底板敷于所述第一介质板的一表面；所述微带线激励层敷于所述第一介质板的另一表面；所述第二介质板的一表面与所述微带线激励层接触连接；所述谐振体设置在所述第二介质板的另一表面上；

所述谐振体包括谐振盘和耦合放大电路；

所述谐振盘为一开缝环状体；所述第二介质板上开设有通孔阵列，且所述通孔阵列与所述谐振盘的开缝相邻；所述耦合放大电路的接地端焊接在所述通孔阵列上；

所述金属管的一端穿过所述第一介质板焊接于所述底板上；所述金属管的另一端插入所述通孔阵列的通孔中，且所述金属管与所述第二介质板的交汇处进行焊固定；

所述第二介质板和所述谐振体构成一谐振器；所述谐振器用于产生半整数阶谐振信号；

所述耦合放大电路包括放大器芯片；所述放大器芯片用于对所述半整数阶谐振信号中产生的检测损耗进行放大。

可选的，所述谐振体还包括：两个以所述谐振盘的开缝为中心对称设置的耦合枝节金属贴片；

所述耦合枝节金属贴片将所述谐振体所产生的半整数阶谐振模式信号发送给所述耦合放大电路。

可选的，所述微带线激励层按设定长度沿所述第一介质板的一端向所述第一介质板的中心延伸。

可选的，所述第二介质板上设置有矩形块区域；所述矩形块区域位于所述微带线激励层的上方，且所述矩形块区域的水平中心线与谐振盘开缝的中心线的夹角为设定角度。

可选的，所述矩形块区域上设置有信号输入端和信号输出端；

所述信号输入端与激励信号源连接，所述信号输出端与检测装置连接。