[發(fā)明專利]一種高靈敏度的微波探測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410273781.1
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN105223414B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方彬;曾中明;張寶順
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號: G01R21/00
• 分類號: G01R21/00
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發(fā)明公開了一種高靈敏度的微波探測器，包括依次連接的信號采集模塊、整流模塊、信號檢測模塊和信號顯示模塊，其中，所述整流模塊包含：具有面內(nèi)平衡磁化的固定磁性層，形成于所述固定磁性層之上的非磁性隔離層，以及，形成于所述非磁性隔離層之上的、具有垂直磁晶各向異性的磁性自由層。本發(fā)明微波探測器具有尺寸小、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單等特點，制備工藝與現(xiàn)有技術(shù)兼容，易于大批量制備，可廣泛應(yīng)用于高速多路通信、微弱信號探測、微波輸能等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明特別涉及一種高靈敏度的微波探測器，屬于微波功率探測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微波探測器是利用將交流信號轉(zhuǎn)化為直流信號，進行微波信號探測的一種整流電路系統(tǒng)。在遠程通信、電子工業(yè)、科學(xué)研究等方面具有廣泛應(yīng)用。在電子通信系統(tǒng)中，往往需要探測微波信號的強弱或有無作為能否正常工作的標(biāo)準(zhǔn)。例如，無線電接收器中通常會對接收信號的強度進行測量，以調(diào)整自動增益控制電路，便于從接收器持續(xù)獲取需要的輸出信號。因此微波探測器構(gòu)成了信號幅度測量系統(tǒng)的核心。目前主要采用肖特基二極管或PN結(jié)二極管作為微波探測器的元件。相對PN結(jié)二極管，肖特基二極管的恢復(fù)時間短、正向電壓低，因此在很寬的頻率范圍內(nèi)具有較高的探測靈敏度。

然而，在航天航空探測、實驗精密測量等領(lǐng)域，需要對十分微弱的微波信號進行檢測。在室內(nèi)低功率無線傳感器供能、環(huán)境射頻和微波輻射能量的再利用等領(lǐng)域，需要考慮寬帶、低功率的微波能量的收集和轉(zhuǎn)換。因而對微波探測器的靈敏度提出了更高的要求。以肖特基二極管構(gòu)成的微波探測器，在微波功率探測領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，商業(yè)上肖特基二極管的最高靈敏度為3800mV/mW。雖然采用低勢壘肖特基二極管制成的超小功率計能檢測0.1納瓦級的功率信號，但是其靈敏度顯得不足。另外，在遠程通信領(lǐng)域，常溫下實現(xiàn)對高速多路復(fù)用通信的操作，往往需要高靈敏度的微波檢測元件。目前，采用超導(dǎo)熱輻射儀(superconducting bolometers)可以實現(xiàn)高靈敏度微波檢測，然而這種儀器限定在低溫下進行工作。利用肖特基二極管進行信號檢測，室溫下可以實現(xiàn)高頻操作，但信噪比較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種高靈敏度的微波探測器件，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種高靈敏度的微波探測器，包括依次連接的信號采集模塊、整流模塊、信號檢測模塊和信號顯示模塊，其中，所述整流模塊包含：具有面內(nèi)平衡磁化的固定磁性層，形成于所述固定磁性層之上的非磁性隔離層，以及，形成于所述非磁性隔離層之上的、具有垂直磁晶各向異性的磁性自由層。

進一步的，所述磁性自由層主要由具有垂直磁晶各向異性的鐵磁性材料構(gòu)成。

進一步的，所述探測器還包括與所述整流模塊連接的偏置模塊，尤其優(yōu)選用以向所述整流模塊施加直流偏置電流的偏置模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下優(yōu)點：

(1)相比傳統(tǒng)的半導(dǎo)體微波探測器，本發(fā)明的微波探測器件在探測微弱功率微波信號方面，具有較高的探測靈敏度；

(2)本發(fā)明的微波探測器件具有尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、與傳統(tǒng)微電子工藝兼容，易于大批量制備，可應(yīng)用于信號探測、微波輸能、高速多路復(fù)合遠程通信等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一典型實施方案中一種微波探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一實施例中一種微波探測器中整流模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一實施例中一種微波探測器在無外加直流偏置電流條件下的微波響應(yīng)曲線；

圖4是本發(fā)明一實施例中一種微波探測器在外加直流偏置電流條件下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明一實施例中一種微波探測器在外加直流偏置電流條件下的微波響應(yīng)曲線；