[实用新型]基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的相位检测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的相位检测器，属于微电子机械系统（MEMS）的技术领域。

背景技术

相位检测器可以用来测量两个信号之间的相位差，相位检测器在信号变换、信息采集、控制、微波定位、天线方向图测量和近场诊断等方面有着重要意义和广泛应用。实现微波相位检测的方法有很多种：矢量法、基于二极管结构的鉴相法、利用场效应管的乘器法，以及取样混频法等，还有利用计算机组成的测试系统。近年来，随着对MEMS悬臂梁电容式功率传感器研究的不断深入，使基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的相位检测器成为可能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的相位检测器，解决了传统相位检测器占用空间较大，集成度低，直流耗损较大的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的相位检测器，包括砷化镓衬底，设置在砷化镓衬底上的地线、CPW信号线、功合器和MEMS悬臂梁电容式功率传感器，以及外接的电容三点式压控振荡器和频率计，在砷化镓衬底上定义一条对称轴线；

所述地线包括上侧边地线、下侧边地线和一条公共地线，所述上侧边地线和下侧边地线分别设置在对称轴线的上侧和下侧，所述公共地线位于称轴线上，所述上侧边地线通过一个空气桥与公共地线连接，所述下侧边地线通过一个空气桥与公共地线连接；

所述功合器包括对称位于对称轴线两侧的两条ACPS信号线和隔离电阻，所述两条ACPS信号线的输入端通过隔离电阻隔离，所述两条ACPS信号线的输入端作为功合器的输入端，所述两条ACPS信号线的输出端相连后作为功合器的输出端；

所述CPW信号线包括第一CPW信号线、第二CPW信号线和第三CPW信号线，所述第一CPW信号线和第二CPW信号线对称位于对称轴线的两侧且不相连，所述第三CPW信号线对称位于对称轴线上，所述第一CPW信号线和第二CPW信号线分别与功合器的两个输入端相连，分别作为第一参考信号和第二参考信号的输入端，所述连接上侧边地线和公共地线的空气桥横跨在第一CPW信号线上，所述连接下侧边地线和公共地线的空气桥横跨在第二CPW信号线上，所述第三CPW信号线与功合器的输出端相连，所述第三CPW信号线的末端与上侧边地线之间设有终端匹配电阻，所述第三CPW信号线的末端与下侧边地线之间也设有终端匹配电阻；

所述MEMS悬臂梁电容式功率传感器的MEMS悬臂梁横跨在第三CPW信号线的上方，所述MEMS悬臂梁的固定端固定在锚区上，所述MEMS悬臂梁的下方还设有传感电极，所述传感电极与MEMS悬臂梁组成的可变电容用以感应第三CPW信号线传输而来的微波信号功率变化，所述传感电极通过连接线与压焊块相连；

所述锚区和压焊块分别与外接的电容三点式压控振荡器的两个输入端相连，所述电容三点式压控振荡器的输出端与频率计的输入端相连。

所述锚区位于上侧边地线/下侧边地线的外侧，所述上侧边地线/下侧边地线、第三CPW信号线和传感电极位于MEMS悬臂梁下方的表面上设置有氮化硅介质层。

所述压焊块位于上侧边地线/下侧边地线的外侧，所述上侧边地线/下侧边地线上设有缺口，所述连接线穿过缺口，所述缺口两端通过空气桥连接，所述连接线位于空气桥下方的表面上设有氮化硅介质层。

所述第一CPW信号线和第二CPW信号线位于空气桥下方的表面上设有氮化硅介质层。

以上所述的基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的相位检测器，第一CPW信号线、上侧边地线和公共地线构成了一条CPW传输线，第二CPW信号线、下侧边地线和公共地线构成了另一条CPW传输线，第三CPW信号线、下侧边地线和上侧边地线构成了第三条CPW传输线，第一CPW信号线和第二CPW信号线分别作为第一参考信号和第二参考信号的输入端，两个空气桥与其下方的第一CPW信号线和第二CPW信号线均构成补偿电容，该补偿电容的设计可以在实现电路阻抗匹配，使整个相位检测器的集成度更高，经过一个二合一功合器将两路信号矢量合成，再将合成信号传输到第三CPW信号线上，然后MEMS悬臂梁电容式功率传感器检测第三CPW信号线上的合成信号的功率，最后输出可变电容，输出的可变电容直接接入电容三点式压控振荡器，MEMS悬臂梁和传感电极构成的可变电容用于组成电容三点式压控振荡器，电容三点式压控振荡器的输出信号接入到频率计，从而构成完整相位检测器。