專利名稱：基于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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子機械系統(tǒng)MEMS技術(shù)領(lǐng)域,為一種基于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(shù)：
在無線通信應(yīng)用中，頻率是表征微波信號的三大參數(shù)(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(yīng)用于個人通信、軍事國防和科學(xué)研究等方面。當(dāng)前廣泛采用的微波頻率檢測技術(shù)有外差法、計數(shù)法和諧振法，它們的優(yōu)點是精度高、寬頻帶，但是存在無法在線檢測的缺點?，F(xiàn)代科技的不斷革新，促使個人通信系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)要求不斷提高:簡單的結(jié)構(gòu)，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(dāng)前，MEMS技術(shù)得到了快速發(fā)展，MEMS固支梁結(jié)構(gòu)的研究日趨成熟，使基于固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器及制備方法成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是:現(xiàn)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(jié)構(gòu)，較小的體積以及可在線檢測的微波頻率檢測器。本發(fā)明的技術(shù)方案為:基于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(shè)有待測信號傳輸線、兩個結(jié)構(gòu)完全相同的MEMS固支梁結(jié)構(gòu)、一個功合器以及三個結(jié)構(gòu)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(gòu)成，待測微波信號通過待測信號傳輸線，兩個MEMS固支梁結(jié)構(gòu)懸于待測信號傳輸線的信號線上方，兩個MEMS固支梁結(jié)構(gòu)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(yōu)選，兩個MEMS固支梁結(jié)構(gòu)之間的距離L為中心頻率點所對應(yīng)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范圍的中心頻率點。MEMS固支梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)包括固支梁和錨區(qū)，固支梁與下方的待測信號傳輸線的信號線之間設(shè)有絕緣介質(zhì)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(shè)置在兩個輸入端之間。上述基于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(jīng)過時，兩個MEMS固支梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)耦合出的微波信號功率P1'P2 ;兩個MEMS固支梁結(jié)構(gòu)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存在一個余弦函數(shù)的關(guān)系:
權(quán)利要求
1.基于固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器，其特征是在GaAs襯底上設(shè)有待測信號傳輸線、兩個結(jié)構(gòu)完全相同的MEMS固支梁結(jié)構(gòu)、一個功合器以及三個結(jié)構(gòu)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(gòu)成，待測微波信號通過待測信號傳輸線，兩個MEMS固支梁結(jié)構(gòu)懸于待測信號傳輸線的信號線上方，兩個MEMS固支梁結(jié)構(gòu)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(jù)權(quán)利要求1所述的基于固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器，其特征是兩個MEMS固支梁結(jié)構(gòu)之間的距離L為中心頻率點所對應(yīng)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范圍的中心頻率點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器，其特征是MEMS固支梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)包括固支梁和錨區(qū)，固支梁與下方的待測信號傳輸線的信號線之間設(shè)有絕緣介質(zhì)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器，其特征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(shè)置在兩個輸入端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于固支梁和間接式功率傳感器的在線式微波頻率檢測器，其特征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(shè)置在兩個輸入端之間。
6.一種權(quán)利要求1 一 5任一項所述的基于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，其特征是待測微波信號從待測信號傳輸線中經(jīng)過時，兩個MEMS固支梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)耦合出的微波信號功率PpP2 ;兩個MEMS固支梁結(jié)構(gòu)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存在一個余弦函數(shù)的關(guān)系:
全文摘要
基于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，檢測器制備在GaAs襯底上，包括共面波導(dǎo)CPW傳輸線、兩個結(jié)構(gòu)完全相同的MEMS固支梁結(jié)構(gòu)、功合器以及三個結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)包括MEMS固支梁和梁的錨區(qū)，懸于信號線上介質(zhì)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(dǎo)體熱偶臂、金屬連接線和直流輸出塊。本發(fā)明檢測器結(jié)構(gòu)簡單新穎，電路尺寸較小，可實現(xiàn)微波信號頻率的在線檢測，并易于同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(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者廖小平, 易真翔, 楊國 申請人:東南大學(xué)