基於固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器及其檢測方法

2023-10-22 11:21:37 2

專利名稱：基於固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器及其檢測方法
技術領域：
本發明屬於微電子機械系統MEMS技術領域,為一種基於固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器及其檢測方法。
背景技術：
在無線通信應用中，頻率是表徵微波信號的三大參數(幅度、頻率和相位)之一，對微波頻率的檢測具有重要意義。微波信號頻率檢測器廣泛應用於個人通信、軍事國防和科學研究等方面。當前廣泛採用的微波頻率檢測技術有外差法、計數法和諧振法，它們的優點是精度高、寬頻帶，但是存在無法在線檢測的缺點。現代科技的不斷革新，促使個人通信系統和雷達系統要求不斷提高:簡單的結構，較小的體積以及可在線檢測的微波頻率檢測器成為一種趨勢。當前，MEMS技術得到了快速發展，MEMS固支梁結構的研究日趨成熟，使基於固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器及製備方法成為可能。

發明內容
本發明要解決的問題是:現有的微波信號頻率檢測存在無法在線檢測的缺點，用戶需要簡單的結構，較小的體積以及可在線檢測的微波頻率檢測器。本發明的技術方案為:基於固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器，在GaAs襯底上設有待測信號傳輸線、兩個結構完全相同的MEMS固支梁結構、一個功合器以及三個結構完全相同的MEMS間接式微波功率傳感器，待測信號傳輸線為CPW傳輸線，所述CPW傳輸線由信號線和地線構成，待測微波信號通過待測信號傳輸線，兩個MEMS固支梁結構懸於待測信號傳輸線的信號線上方，兩個MEMS固支梁結構的固支梁一端分別連接一個MEMS間接式微波功率傳感器,另一端分別連接至功合器，功合器的輸出端連接一個MEMS間接式微波功率傳感器。作為優選，兩個MEMS固支梁結構之間的距離L為中心頻率點所對應波長的1/4，所述中心頻率點指所述微波頻率檢測器的頻率檢測範圍的中心頻率點。MEMS固支梁結構與功合器以及MEMS間接式微波功率傳感器之間通過CPW傳輸線連接，功合器與MEMS間接式微波功率傳感器之間通過CPW傳輸線連接；固支梁結構包括固支梁和錨區，固支梁與下方的待測信號傳輸線的信號線之間設有絕緣介質層。功合器包括不對稱共面帶線ACPS信號線、地線和隔離電阻，功合器的輸入端和輸出端之間為不對稱共面帶線ACPS信號線，隔離電阻設置在兩個輸入端之間。上述基於固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器的檢測方法，待測微波信號從待測信號傳輸線中經過時，兩個MEMS固支梁結構在線耦合出一對幅度相等、存在一定相位差的微波信號，每個微波信號分為兩路，一路輸入功合器進行矢量合成，另一路輸入MEMS間接式微波功率傳感器測量由兩個MEMS固支梁結構耦合出的微波信號功率P1'P2 ;兩個MEMS固支梁結構距離L確定時，耦合出的兩個微波信號存在一個與待測微波信號頻率成正比的相位差P，功合器的合成信號的功率P3與該相位差P存在一個餘弦函數的關係:
權利要求
1.基於固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器，其特徵是在GaAs襯底上設有待測信號傳輸線、兩個結構完全相同的MEMS固支梁結構、一個功合器以及三個結構完全相同的MEMS間接式微波功率傳感器，待測信號傳輸線為CPW傳輸線，所述CPW傳輸線由信號線和地線構成，待測微波信號通過待測信號傳輸線，兩個MEMS固支梁結構懸於待測信號傳輸線的信號線上方，兩個MEMS固支梁結構的固支梁一端分別連接一個MEMS間接式微波功率傳感器，另一端分別連接至功合器，功合器的輸出端連接一個MEMS間接式微波功率傳感器。
2.根據權利要求1所述的基於固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器，其特徵是兩個MEMS固支梁結構之間的距離L為中心頻率點所對應波長的1/4，所述中心頻率點指所述微波頻率檢測器的頻率檢測範圍的中心頻率點。
3.根據權利要求1或2所述的基於固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器，其特徵是MEMS固支梁結構與功合器以及MEMS間接式微波功率傳感器之間通過CPW傳輸線連接，功合器與MEMS間接式微波功率傳感器之間通過CPW傳輸線連接；固支梁結構包括固支梁和錨區，固支梁與下方的待測信號傳輸線的信號線之間設有絕緣介質層。
4.根據權利要求1或2所述的基於固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器，其特徵是功合器包括不對稱共面帶線ACPS信號線、地線和隔離電阻，功合器的輸入端和輸出端之間為不對稱共面帶線ACPS信號線，隔離電阻設置在兩個輸入端之間。
5.根據權利要求3所述的基於固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器，其特徵是功合器包括不對稱共面帶線ACPS信號線、地線和隔離電阻，功合器的輸入端和輸出端之間為不對稱共面帶線ACPS信號線，隔離電阻設置在兩個輸入端之間。
6.一種權利要求1 一 5任一項所述的基於固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器的檢測方法，其特徵是待測微波信號從待測信號傳輸線中經過時，兩個MEMS固支梁結構在線稱合出一對幅度相等、存在一定相位差的微波信號，每個微波信號分為兩路，一路輸入功合器進行矢量合成，另一路輸入MEMS間接式微波功率傳感器測量由兩個MEMS固支梁結構耦合出的微波信號功率PpP2 ;兩個MEMS固支梁結構距離L確定時，耦合出的兩個微波信號存在一個與待測微波信號頻率成正比的相位差< ，功合器的合成信號的功率P3與該相位差￠9存在一個餘弦函數的關係:
全文摘要
基於固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器及其檢測方法，檢測器製備在GaAs襯底上，包括共面波導CPW傳輸線、兩個結構完全相同的MEMS固支梁結構、功合器以及三個結構完全相同的MEMS間接式微波功率傳感器。其中，CPW傳輸線包括信號線和地線；MEMS固支梁結構包括MEMS固支梁和梁的錨區，懸於信號線上介質層的上方；功合器包括不對稱共面帶線ACPS信號線、地線和隔離電阻；MEMS間接式微波功率傳感器包括終端電阻、金屬熱偶臂、半導體熱偶臂、金屬連接線和直流輸出塊。本發明檢測器結構簡單新穎，電路尺寸較小，可實現微波信號頻率的在線檢測，並易於同GaAs單片微波集成電路兼容。
文檔編號G01R23/02GK103116067SQ201310026119
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月18日 優先權日2013年1月18日
發明者廖小平, 易真翔, 楊國 申請人:東南大學