[发明专利]悬臂梁电容式微机械微波功率传感器的相位检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明提出了基于微电子机械系统(MEMS)技术的微波相位检测装置，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，微波相位是表征微波信号特征的一个重要参数。相位检测装置在相移键控(PSK)等方面有极其广泛的应用，应用最广泛的微波相位检测器是利用场效应晶体管构成的吉尔伯特乘法器，但这种微波相位传感器往往具有不可忽略的噪声和功耗，这是因为它使用了有源器件，因此检测的准确度也会降低。继上世纪末开始，射频微机电系统(RF MEMS)技术的产生与发展为人们实现低噪声和低功耗的微波相位检测系统成为可能，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悬臂梁电容式微机械微波功率传感器的相位检测装置及方法，通过测量经过可调数字式移相器移相的待测信号与参考信号合成后的信号功率，实现精确检测微波信号相位的目的。

技术方案：本发明的基于悬臂梁电容式微机械微波功率传感器的微波相位检测装置包括悬臂梁电容式微机械微波功率传感器可调数字式移相器、功率合成器、电容-数字转换器；在悬臂梁电容式微机械微波功率传感器中，电容-数字转换器的测试端口一、电容-数字转换器的测试端口二分别接电容-数字转换器，悬臂梁电容式微机械微波功率传感器的输入端口接功率合成器的输出端口；在功率合成器中，功率合成器的输入端口一接参考微波信号V_ref，功率合成器的输入端口二接可调数字式移相器的输出端口，可调数字式移相器的输入端口接待测信号V_x。

基于悬臂梁电容式微机械微波功率传感器的微波相位检测装置的检测方法是：采用测量参考信号V_ref与经过可调数字式移相器移相的待测信号V_x合成后的信号功率，通过移相、功率合成和功率检测三部分，将与待测信号频率相同的参考微波信号V_ref加到功率合成器的输入端口一，将待测微波信号经过可调数字式移相器搬移一定的角度后加到功率合成器的输入端口二，功率合成器对这两路信号进行矢量合成后加在悬臂梁电容式微机械微波功率传感器的输入端口；

可调数字式移相器在待测信号V_x的原相位的基础上增加一定角度的相位，结果使得即将与其进行矢量合成的参考信号V_ref相对于此路信号的角度成为180度或0度，即分别对应在功率合成器的输出端口处的信号功率为最小值与最大值，再通过电容-数字转换器精确地检测出电容的最小值和最大值，分别对应功率合成器的输出端口处的信号功率的最小值和最大值，从而判断被合成的两个矢量之间的角度是180度还是0度；如果该角度成为180度，则意味着参考信号的相位角度加上180度再减去数字式移相器所示移相度数后即为待测信号的相位如果该角度成为0度，则意味着参考信号的相位角度减去数字式移相器所示移相度数后即为待测信号V_x的相位其中两次附加相位角度之差肯定为180度，这样保证推算出的待测信号V_x的原相位是一个唯一的值。

有益效果：与已有的微波相位检测装置相比，这种新型的基于悬臂梁电容式微机械微波功率传感器的相位检测装置具有以下显著的优点：

1、可调数字式移相器可以实现对合成信号功率的精确控制从而提高了测量精度；

2、悬臂梁电容式微机械微波功率传感器的制备过程与单片微波集成电路(MMIC)工艺完全兼容；

由于该检测装置是基于MEMS技术的，因此具备了MEMS器件所普遍共有的重量轻、功耗低等优点，这是传统的微波相位检测装置无法比拟的，所以具有相当的科学研究和工业应用的价值。

附图说明

图1是基于悬臂梁电容式微机械微波功率传感器的相位检测装置的原理图。

图2是悬臂梁电容式微机械微波功率传感器的正面俯视图及A-A面剖视图。

图3是基于悬臂梁电容式微机械微波功率传感器的相位检测装置的线路连接图。

图4是功率合成器。

图5是两个矢量合成原理图。