[发明专利]微电子机械在线式微波频率检测器及其检测方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子机械系统MEMS技术领域，为一种微电子机械在线式微波频率检测器及其检测方法。

背景技术

在微波技术研究中，频率是表征微波信号的三大参数（幅度、频率和相位）之一，是微波信号的一个重要参数。微波信号频率检测器在军事、个人通信和科学研究等方面都有非常广泛的应用。现有的微波频率检测技术主要基于外差法、计数法和谐振法原理，它们具有精度高和宽频带的优点，但其最大的缺点是无法实现在线频率检测。随着科学技术的不断发展，现代个人通信系统和雷达系统要求越来越高：简单的结构，小的体积以及在线式的微波频率检测器成为一种趋势。近年来，随着MEMS技术的快速发展，并对MEMS悬臂梁结构进行了深入的研究，使微电子机械在线式微波频率检测器成为可能。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有的微波信号频率检测存在无法在线检测的缺点，用户需要简单的结构，较小的体积以及可在线检测的微波频率检测器。

本发明的技术方案为：微电子机械在线式微波频率检测器，在GaAs衬底上设有待测信号传输线、四个结构完全相同的MEMS悬臂梁结构、一个功合器以及三个结构完全相同的MEMS间接式微波功率传感器，待测信号传输线为CPW传输线，所述CPW传输线由信号线和地线构成，待测微波信号通过待测信号传输线，四个MEMS悬臂梁结构分为两对，对称悬于待测信号传输线的信号线上方，其中位于待测信号传输线的信号线同一侧两个MEMS悬臂梁结构分别连接一个MEMS间接式微波功率传感器，另一侧对称的两个MEMS悬臂梁结构分别连接至功合器，功合器的输出端连接一个MEMS间接式微波功率传感器。

作为优选，沿待测信号传输线方向，两对MEMS悬臂梁结构之间的距离L为中心频率点所对应波长的1/4，所述中心频率点指所述微波频率检测器的频率检测范围的中心频率点。

MEMS悬臂梁结构与功合器以及MEMS间接式微波功率传感器之间通过CPW传输线连接，功合器与MEMS间接式微波功率传感器之间通过CPW传输线连接；悬臂梁结构包括悬臂梁和锚区，悬臂梁与下方的待测信号传输线的信号线之间设有绝缘介质层。

功合器包括不对称共面带线ACPS信号线、地线和隔离电阻，功合器的输入端和输出端之间为不对称共面带线ACPS信号线，隔离电阻设置在两个输入端之间。

一种上述微电子机械在线式微波频率检测器的检测方法，待测微波信号从待测信号传输线中经过时，位于待测信号传输线的信号线同一侧的两个MEMS悬臂梁结构在线耦合出两支幅度相等、存在一定相位差的微波信号，分别输入一个MEMS间接式微波功率传感器，测量由悬臂梁结构各自耦合出的微波信号功率P₁、P₂；位于所述信号线另一侧的两个MEMS悬臂梁结构在线耦合出两支同样的微波信号，输入功合器进行矢量合成，再输入一个MEMS间接式微波功率传感器，测量由合成信号的功率P₃；所述两支微波信号存在一个与待测微波信号频率成正比的相位差功合器的合成信号的功率P₃与该相位差存在一个余弦函数的关系：

MEMS间接式微波功率传感器基于Seebeck原理检测功率P₁、P₂和P₃的大小，并以直流电压V₁、V₂和V₃形式输出测量结果，基于式（1），待测微波信号的频率为：