[发明专利]硅基缝隙耦合式T型结的间接式毫米波信号检测器

说明书

本发明的硅基缝隙耦合式T型结的间接式毫米波信号检测器是由共面波导传输线、缝隙耦合结构、移相器、单刀双掷开关、T型结功分器、T型结功合器以及间接式热电式功率传感器所构成，基于高阻Si衬底制作，其上有四个缝隙耦合结构，上方的两个缝隙耦合结构实现信号的频率测量，下方的两个缝隙耦合结构实现信号的相位测量，在前后缝隙之间有一个移相器；T型结功分器和T型结功合器是由共面波导传输线、扇形缺陷结构和空气桥所组成；间接式热电式功率传感器由共面波导传输线、终端电阻以及热电堆所构成，热电堆是由两种不同的半导体臂级联组成。这些结构能够将频率、相位和功率检测集成在一起，大大提高了信号检测器的效率。

技术领域

本发明提出了硅基缝隙耦合式T型结的间接式毫米波信号检测器，属于微电子机械系统(MEMS)的技术领域。

背景技术

随着信息科学技术的不断发展，对信号的检测要求也越来越高，既要求信号检测器结构简单，成本低廉，还需要保证高的精度，这对信号的检测提出了不小的挑战。众所周知，精确确定一个信号需要三大参数：频率、相位和功率，因此对这三个参数的测量是一项非常重要的任务，可以说在航空航天、微波通信等领域有着非常好的潜在应用价值，在低频率阶段，人们对这三个参数的测试结构已经研究的颇为深刻了，各种各样的信号检测器已经能很好的满足人们的需求了，但是在高频段，尤其是位于毫米波频段内，现有的频率检测器、相位检测器和功率检测器不仅结构复杂、体积较大、成本较高，而且很难将它们高效地集成在一起，另外由于处于毫米波频段，各个信号检测器都势必制作的非常小，如果结构较为复杂，可能会引起各种不必要的高频效应。

为了解决上述问题，随着对共面波导的缝隙耦合结构、T型结功分器、T型结功合器以及间接式热电式功率传感器的深入研究，本发明在高阻Si衬底上设计了一种将毫米波频率、相位和功率检测集成在一起的信号检测器，这种利用缝隙耦合结构的信号检测器不仅结构简单新颖，而且制作成本较低，在毫米波频段可以高效的监测信号的各个参数，具有较高的应用价值。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种硅基缝隙耦合式T型结的间接式毫米波信号检测器，本发明采用了共面波导缝隙耦合结构，而在功率分配和功率合成方面则采用了T型结功分器和T型结功合器结构，在功率检测方面采用了间接式热电式功率传感器，这三种结构可以有效的集成在一起，从而达到对毫米波信号的频率、相位和功率的精确测量，大大提高了检测效率。

技术方案：本发明的硅基缝隙耦合式T型结的间接式毫米波信号检测器制作在高阻Si衬底上，是由共面波导传输线、四个尺寸相同的缝隙耦合结构、移相器、两个尺寸相同的单刀双掷开关、一个T型结功分器、三个T型结功合器以及六个间接式热电式功率传感器所构成，具体结构的连接关系如下：第一端口是信号输入端，一号缝隙耦合结构和二号缝隙耦合结构位于共面波导传输线上侧地线，三号缝隙耦合结构和四号缝隙耦合结构则位于共面波导传输线下侧地线，这两对缝隙关于中心信号线对称，它们之间由一个移相器隔开，首先来看频率检测模块，一号缝隙耦合结构连接到第二端口，第二端口与一号单刀双掷开关的输入端相连，一号单刀双掷开关的输出端分别连接到一号T型结功合器和一号间接式热电式功率传感器，同样的，二号缝隙耦合结连接到第三端口，第三端口与二号单刀双掷开关的输入端相连，二号单刀双掷开关的输出端分别连接到一号T型结功合器和二号间接式热电式功率传感器，而一号T型结功合器的输出端连接到三号间接式热电式功率传感器；再看相位检测模块，三号缝隙耦合结构与第四端口相连，第四端口连接到二号T型结功合器，四号缝隙耦合结构与第五端口相连，第五端口连接到三号T型结功合器，参考信号通过四号T型结功分器的输入端输入，四号T型结功分器的输出端分别连接到二号T型结功合器和三号T型结功合器，然后，二号T型结功合器的输出端连接四号间接式热电式功率传感器，三号T型结功合器的输出端连接五号间接式热电式功率传感器，最后是功率检测模块，在第六端口处连接着六号间接式热电式功率传感器。