[發(fā)明專利]基于固支梁的微納電子機(jī)械系統(tǒng)直接加熱式微波輻射儀

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810208370.2
• 申請(qǐng)日: 2018-03-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108508267A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖小平;李成林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R23/02
• 分類號(hào): G01R23/02;G01R21/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于固支梁的微納電子機(jī)械系統(tǒng)直接加熱式微波輻射儀，其特征在于該輻射儀由微波天線(1)，低噪聲放大器(2)，六端口固支梁耦合器(3)，微波頻率檢測(cè)模塊(4)，微波功率檢測(cè)和解調(diào)模塊(5)，放大器(6)，單片機(jī)(7)和液晶顯示器(8)級(jí)聯(lián)構(gòu)成；微波天線(1)的輸出與低噪聲放大器(2)的輸入端相連，低噪聲放大器(2)的輸出端與六端口固支梁耦合器(3)的待測(cè)信號(hào)輸入端口(3-1)相連，六端口固支梁耦合器(3)的第二端口(3-2)連接第一直接加熱式垂直納米微波功率傳感器(10-1)的輸入端口，進(jìn)行微波天線接收信號(hào)的功率檢測(cè)；六端口固支梁耦合器(3)的第三端口(3-3)和第五端口(3-5)分別與第三Wilkinson功率合成器(9-3)的第八端口和第九端口相連，第三Wilkinson功率合成器(9-3)的第七端口連接第二直接加熱式垂直納米微波功率傳感器(10-2)的輸入端口；六端口固支梁耦合器(3)的第四端口(3-4)和第六端口(3-6)分別與第一Wilkinson功率合成器(9-1)和第二Wilkinson功率合成器(9-1)的第八端口相連，第一Wilkinson功率合成器(9-1)和第二Wilkinson功率合成器(9-1)的第九端口分別與Wilkinson功率分配器(11)的第八端口和第九端口相連，Wilkinson功率分配器(11)的輸入端與參考信號(hào)相連，構(gòu)成相位檢測(cè)的參考信號(hào)從而進(jìn)行頻率檢測(cè)，第一Wilkinson功率合成器(9-1)和第二Wilkinson功率合成器(9-1)的第七端口分別與第三直接加熱式垂直納米微波功率傳感器(10-3)和第四直接加熱式垂直納米微波功率傳感器(10-4)相連；經(jīng)過(guò)(10-2)，(10-3)和(10-4)直接加熱式垂直納米微波功率傳感器可以分別檢測(cè)出功率的大小，根據(jù)運(yùn)算可得到微波天線接收到的信號(hào)的頻率；微波頻率檢測(cè)模塊(4)連接放大器(6)的一號(hào)輸入端，微波功率檢測(cè)模塊(5)連接放大器(6)的二號(hào)輸入端，放大器(6)的一號(hào)、二號(hào)輸出端分別連接單片機(jī)(7)，單片機(jī)(7)連接液晶顯示器(8)。本發(fā)明的基于固支梁的微納電子機(jī)械系統(tǒng)直接加熱式微波輻射儀使用以多晶硅納米線為基礎(chǔ)的直接加熱式垂直納米微波功率傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二極管作為功率檢測(cè)的器件，多晶硅納米線的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)體材料，提高了熱電轉(zhuǎn)換效率，極大地增大輸出電壓；同時(shí)直接加熱式垂直納米微波功率傳感器具有線性度高、溫漂小、功率上限高的優(yōu)勢(shì)，從而輻射儀能夠獲得較大的靈敏度和較高的線性度，測(cè)量更加準(zhǔn)確。

2.如權(quán)利要求1中所述的基于固支梁的微納電子機(jī)械系統(tǒng)直接加熱式微波輻射儀，其特征在于直接加熱式微波功傳感器由Si襯底(30)，SiO2層(15)，共面波導(dǎo)(14)，多晶硅納米線簇(29)，傳輸線地線(22)，輸出電極(23)構(gòu)成；微波功率通過(guò)共面波導(dǎo)(14)輸入到由n型多晶硅21和p型多晶硅31并聯(lián)構(gòu)成的終端電阻，并被轉(zhuǎn)化成可以測(cè)量的熱量；多晶硅納米線簇(29)和聚甲基丙烯酸甲酯(27)構(gòu)成熱電偶的臂，其中多晶硅納米線簇含有的納米線數(shù)量為50-200，多晶硅納米線由深紫外光刻形成，直徑為1-100nm，高度為2-10um；根據(jù)Seebeck效應(yīng)，通過(guò)測(cè)量輸出電極(23)的熱電勢(shì)可知輸入微波功率大小。采用納米工藝制作的直接式微波功率傳感器，具有熱電轉(zhuǎn)化效率高的優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高微波檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度，從而提高輻射儀檢測(cè)的輻射范圍和提高檢測(cè)的精度。