[发明专利]基于间接式微机械微波功率传感器的频率检测装置

说明书

技术领域

本发明提出了基于微电子机械系统(MEMS)技术的微波频率检测装置，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，微波频率是表征微波信号特征的一个重要参数，微波频率检测器广泛应用于微波通信领域。随着微波技术的应用，如今的微波波段正变得越来越拥挤和繁忙，对微波频率检测系统的实时性能、捕捉带宽和动态范围提出了越来越高的要求。目前应用比较广泛的使用了外差法的微波频率检测器的缺点在于微波信号本身很有可能带有谐波，而且信号通过混频器后也很容易产生谐波，因此不易得到准确的测量结果。继上世纪末开始，RF MEMS技术的产生与发展使低噪声和低功耗的微波频率检测装置的实现成为可能，本发明即为基于此技术的检测装置。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于间接式微机械微波功率传感器的微波频率检测装置，通过采用该微波功率传感器和可调数字式移相器判定传输线移相器对待测微波信号的相位搬移的方法，实现精确检测微波信号频率的目的。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明公开了一种基于间接式微机械微波功率传感器的微波频率检测装置，该检测装置包括

间接式微机械微波功率传感器、功率分配器、功率合成器、传输线移相器、可调数字式移相器；其中，

将待测信号加到功率分配器的输入端口，待测信号被等分为功率、频率和相位均相同的第一路信号和第二路信号，第一路信号加在传输线移相器的输入端口，经移相后加在功率合成器的输入端口一，第二路信号加在可调数字式移相器的输入端口，经过可调数字式移相器搬移一定的相位角度后加到功率合成器的输入端口二；这两路信号经过功率合成器进行矢量合成后到达功率合成器的输出端口，然后加在间接式微机械微波功率传感器的输入端口上。

优选的，间接式微机械微波功率传感器包括共面波导传输线，电阻，热电堆，压焊块，薄膜和砷化镓衬底；其中，

薄膜设在衬底的表面，共面波导传输线、电阻、热电堆、压焊块分别设在薄膜表面，共面波导传输线与电阻相连，热电堆与压焊块相连，电阻与热电堆相对设置且相距一定距离。

优选的，衬底为砷化镓衬底，电阻为氮化钽电阻，薄膜铝镓砷薄膜。

优选的，通过传输线移相器在待测信号的相位的基础上增加额外的与其长度ΔL有关的相位角度所搬移的相位角度与频率成线性关系，是一个唯一的值。

优选的，由通过了传输线移相器的信号频率、传输线长度和移相度三者之间的关系，即

便可以得知待测信号的频率f，f₀为传输线移相器的特定中心频率，c为光速，ε_er为传输线移相器的有效介电常数，ΔL即二分之一波长。

有益效果：与已有的微波频率检测装置相比，这种基于间接式微机械微波功率传感器的频率检测装置具有以下显著的优点：

1、间接式微机械微波功率传感器可以测量由可调数字式移相器精确控制的合成信号的功率，而且具有较高的线性度；

2、该传感器的制备与单片微波集成电路(MMIC)工艺完全兼容，可与信息处理电路集成；

由于该检测装置是基于MEMS技术的，因此具有MEMS普遍共有的重量轻、功耗低等一系列优点，这是传统的微波相位检测装置无法比拟的，所以具有极高的科学研究和工业应用的价值。

附图说明

图1是基于间接式微机械微波功率传感器的微波频率检测装置的原理图。

图2是该间接式微机械微波功率传感器的正面俯视图。

图3是传输线移相器的正面俯视图。

图4是基于间接式微机械微波功率传感器的微波频率检测装置的线路连接图。

图5是功率合成器和功率分配器。

图6是两个矢量合成原理图。

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，砷化镓衬底6，功率分配器的输入端口7，功率分配器8，功率分配器的输出端口一9，功率分配器的输出端口二10，可调数字式移相器的输入端口11，可调数字式移相器12，可调数字式移相器的输出端口13，传输线移相器的输入端口14，传输线移相器15，传输线移相器的输出端口16，功率合成器的输入端口一17，功率合成器的输入端口二18，功率合成器19，功率合成器的输出端口20，间接式微机械微波功率传感器的输入端口21，间接式微机械微波功率传感器22，数字式万用表23。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明。