[发明专利]微电子机械微波频率响应补偿式微波功率检测装置

说明书

技术领域

本发明提出了基于微电子机械系统(MEMS)技术的微波功率检测装置，属于微电子机械系统的技术领域。

背景技术

在微波技术研究中，微波信号的功率是微波电路、微波系统的最重要参数之一。微波功率测量在任何微波设备、微波工作系统控制研究中是必不可少的。最常见的微波功率检测器是基于热电转换原理的微波功率传感器，它把微波信号的功率通过负载电阻转化成热，然后再利用热电堆的Seebeck效应把此热转换成与待测微波功率成正比的热电势(直流电压)输出。传统微波功率传感器的缺点在于输出的直流电压与微波频率有较强的依赖关系，从而影响检测的精确度，限制了适用范围。随着MEMS技术的飞速发展，MEMS技术与硅(Si)工艺或砷化镓(GaAs)工艺相兼容从而使微波功率检测向系统级发展，使微波频率响应补偿成为可能，本发明即为基于此工作原理的检测装置。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于MEMS技术的微电子机械微波频率响应补偿式微波功率检测装置，利用三个完全相同的功率传感器同时检测中心频率点(10GHz)和待测微波频率下的相同大小的微波功率时，检测出其差异进而实现微波频率响应补偿，从而改善待测微波功率的频率响应。

技术方案：本发明的微电子机械微波频率响应补偿式微波功率检测装置利用三个完全相同的功率传感器并辅以功率分配器、差分放大器、加法器：

待测微波信号通过功率分配器一分为二其输出端得到两个完全相同的待测微波信号，即第一待测微波功率和第二待测微波功率，第一待测微波功率连接到第二功率传感器的共面波导传输线，第二待测微波功率连接到第三功率传感器的共面波导传输线，而与第一待测微波功率和第二待测微波功率大小相等的中心频率点下的微波功率连接到第一功率传感器的共面波导传输线，第一功率传感器的压焊块连接到差分放大器正向输入端，第二功率传感器的压焊块连接到差分放大器的负向输入端，差分放大器的输出端连接到加法器第一输入端，第三功率传感器的压焊块连接加法器第二输入端，电势差通过加法器的输出端输出。功率传感器是由第一功率传感器、第二功率传感器、第三功率传感器组成的，这三个功率传感器结构完全相同，每个功率传感器都分别由共面波导传输线，氮化钽电阻，热电堆，压焊块组成。

中心频率点(10GHz)下的微波功率和待测微波功率P₁输入到装置的微波频率响应差异检测部分，虽然两者的功率大小相同，但由于输出的电势差与微波频率有较强的依赖关系，所以两者的输出存在着差异，通过差分放大器就可以检测出两者的差异。当待测微波功率P₁的频率小于中心频率时，相同大小的微波功率，待测微波功率P₁输出的电势差大于中心频率点输出的电势差，差分放大器的输出为负值，差分放大器输出的负值输入给加法器，用来补偿通过功率传感器C输出的待测微波功率P₂的频率响应。同理，当待测微波功率P₁的频率大于中心频率时，差分放大器输出的正值输入给加法器，用来补偿通过功率传感器C输出的待测微波功率P₂的频率响应。因此，通过微波频率响应补偿后，有效地改善了输出电压与微波频率的依赖关系。

有益效果：与现有的微波功率检测器相比，这种新型的基于MEMS的技术的微波功率检测装置具有以下显著的优点：

1、该结构由微波频率响应差异检测和微波频率响应补偿检测两部分组成，从而有效地改善待测微波信号的微波频率响应；

2、该结构工艺简单，便于集成；

3、该结构很好地提高了待测信号的频率范围和适用范围。

而且这种结构是基于MEMS技术的，具有MEMS的基本优点，如重量轻、功耗低等。这一系列优点是传统的微波功率检测器无法比拟的，因此它具有很好的研究和应用价值。

附图说明

图1是微波功率检测装置的原理图。

图2是单个微波功率传感器的正面俯视图及A-A面剖视图以及整个功率传感器结构的正面俯视图。

图3是微波功率检测装置的线路连接图。

图4是输出电压与微波输入功率之间的关系图。

图中包括：共面波导传输线1，氮化钽(TaN)电阻2，热电堆3，压焊块4，铝镓砷薄膜5，GaAs衬底6，中心频率输入端7，功率分配器输入端8，功率分配器端口二9，功率分配器端口三10，差分放大器正向输入端(+)11，差分放大器负向输入端(-)12，差分放大器输出端13，加法器输入端14，加法器输出端15，功率分配器16，差分放大器17，加法器18。