[发明专利]一种高灵敏度的微波功率检测系统

权利要求书

1.一种高灵敏度的微波功率检测系统，其特征在于：包括微波发射模块(A)、微波接收模块(B)、磁隧道结敏感元件(C)、功率检测电路(D)、信号调理电路(E)、数据采集模块(F)、控制微波信号及显示检测电压的计算机(G)；

其中微波发射模块(A)包括微波信号源(1)、乘法调制器(3)、正弦波发生器(2)以及发射天线(4)，所述微波信号源(1)产生的射频微波信号和正弦波发生器(2)产生的低频正弦波信号通过乘法调制器(3)进行乘法器调制得到双边带调幅信号，最后通过发射天线(4)发射信号；

微波接收模块(B)，包括接收天线(5)、直流偏置电流信号(6)、T型偏置器(7)，所述接收天线(5)接收的信号与直流偏置电流信号(6)通过T型偏置器(7)输出的射频+直流偏置电流信号馈入到磁隧道结敏感元件(C)，并对磁隧道结加载平面内短轴方向的磁场(8)作用，

功率检测电路(D)，包括低噪声放大器(10)、信号检波、放大(11)，射频微波信号通过低噪声放大器和信号检波、放大进入信号调理电路(E)进行信号调理，信号调理电路(E)主要用来实现信号整流及调理(12)；

数据采集模块(F)，包括ADC模数转换器(13)、MCU单片机(14)，经过调理后的直流电压信号通过ADC模数转换器、MCU单片机进行采集，再通过USB总线与计算机(15)进行数据传输，通过面板(16)显示检测数据。

2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的微波功率检测系统，其特征在于：微波信号源(1)是基于高性能、低噪声的锁相环频率合成器LMX2582来集成实现的，频率带宽范围是20MHz-5GHz，使用计算机(15)上的信号源控制上位机(17)软件来实现微波信号功率和频率值的调节。

3.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的微波功率检测系统，其特征在于：正弦波发生器(2)产生低频正弦波调制信号，由精密振荡集成电路ICL8038实现；微波信号源(1)产生射频微波载波信号，由高性能RF合成器LMX2582集成实现；双边带调幅微波信号是通过四象限射频乘法调制器调制而成，乘法调制器(3)由ADL5391芯片实现。

4.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的微波功率检测系统，其特征在于：微波发射天线(4)和微波接收天线(5)均使用平衡对踵式Vivaldi平面端射天线；两天线均通过标准SMA接口与其它模块连接，两天线端口的指向一致，主极化方向也一致；天线的接收功率与发射功率及收、发天线之间的距离有关，具体的如式1所示

式(1)中，G表示天线增益，λ表示波长，r表示收发天线之间的距离，P_t表示发射天线的发射功率，P_r表示接收天线的接收功率。

5.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的微波功率检测系统，其特征在于：磁隧道结敏感元件(C)具体为纳米级MgO势垒层磁隧道结，对其馈入带有直流偏置电流的射频信号，直流偏置电流的加载使用T型偏置器来实现。

6.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的微波功率检测系统，其特征在于：通过加载平台对磁隧道结加载平面内短轴方向磁场(8)，所述加载平台为空心框架结构，在加载平台的两侧各装配一块25mm*25mm*5mm的方形铁永磁体，中空处插入装配有磁隧道结的PCB块，加载平台底部设有4个用作固定的安装孔，加载平台材质为6061铝材。

7.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的微波功率检测系统，其特征在于：信号检波、放大部分(11)的具体实现为：使用射频肖特基二极管HSMS-2852进行检波，使用低噪声运算放大器AD8599来进行信号放大和带通滤波；信号调理电路(E)具体实现为：使用快速开关二极管1N4148来进行低频信号的整流，使用高输入阻抗运算放大器CA3140来进行信号调理电路的集成。

8.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的微波功率检测系统，其特征在于：数据采集电路部分使用MSC1210芯片来实现ADC模数转换器(13)和MCU单片机(14)，通过USB总线与计算机(15)进行数据传输，通过LabVIEW软件面板(16)进行输出电压显示，并通过线性拟合得到输出电压与检测微波功率之间的线性关系，进而实现微波功率的检测。