[发明专利]基于悬臂梁的在线式微波相位检测器及检测方法

说明书

基于悬臂梁的在线式微波相位检测器及检测方法，检测器制备在高阻硅衬底上，由共面波导传输线、两个悬臂梁结构、功合器以及两个间接热电式微波功率传感器所构成。其中共面波导传输线包括信号线和地线；悬臂梁结构包括悬臂梁的梁和锚区，悬于信号线上的介质层上方；功合器包括不对称共面带线ACPS信号线、地线和隔离电阻；间接热电式微波功率传感器包括终端电阻、金属热偶臂、半导体热偶臂、欧姆接触区和直流输出块。本发明检测器结构简单，电路尺寸较小，可实现微波相位的在线式检测。

技术领域

本发明提出了基于悬臂梁的在线式微波相位检测器及检测方法，属于微电子机械系统(MEMS)的技术领域。

背景技术

在微波技术领域中，相位是表征微波信号的重要参数之一。微波信号相位检测系统在相位调制器、相移键控、微波定位、天线相位方向图的测试和近场诊断等方面都有着极其广泛的应用。现有的微波相位检测技术是基于二极管、乘法器结构和矢量运算原理，它们具有低损耗、高灵敏度和宽频带的优点，然而其最大的缺点是结构相对复杂，并且无法实现在线式的微波相位检测。随着微电子技术的发展，现代个人通信系统和雷达系统对微波相位检测器的要求也越来越高。简单的结构、小的体积以及小的直流功耗成为微波相位检测器的发展趋势。随着MEMS技术的快速发展，并对高阻硅金属半导体场效应晶体管进行了的深入研究，使基于微机械高阻硅基的悬臂梁结构实现上述功能的在线式微波相位检测器成为可能。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种基于悬臂梁的在线式微波相位检测器，本发明采用了悬臂梁结构耦合微波信号，在微波信号的功率检测方面采用间接热电式微波功率传感器，在微波相位检测方面采用矢量合成法，从而实现了在线式微波相位的检测。

技术方案：基于悬臂梁的在线式微波相位检测器，在高阻硅衬底上设有共面波导传输线、两个关于共面波导传输线的信号线对称的悬臂梁结构1和悬臂梁结构2、功合器以及间接热电式微波功率传感器1和间接热电式微波功率传感器2，所述的共面波导传输线由共面波导传输线的信号线和地线构成，待测微波信号通过共面波导传输线传输，两个关于共面波导传输线的信号线对称的悬臂梁结构1和悬臂梁结构2悬于共面波导传输线的信号线上的绝缘介质层上方，上侧悬臂梁结构1的锚区通过共面波导传输线的信号线连接间接热电式微波功率传感器1，下侧悬臂梁结构2的锚区通过共面波导传输线的信号线连接至功合器的一个输入端，功合器的另一个输入端通过共面波导传输线的信号线连接至参考信号输入端口，输出端通过共面波导传输线的信号线连接间接热电式微波功率传感器2。

间接热电式微波功率传感器包括共面波导传输线的信号线、两个终端电阻、热电堆以及直流输出块所构成，热电堆是由金属热偶臂和半导体热偶臂通过欧姆接触区级联组成。

功合器包括不对称共面带线ACPS信号线、共面波导传输线的信号线和隔离电阻，功合器的输入端和输出端之间为不对称的共面带线ACPS信号线，输入端和输入端为共面波导传输线的信号线，隔离电阻设置在两个输入端之间。

本发明提供了一种基于悬臂梁的在线式微波相位检测器，位于共面波导传输线上方的两个对称的悬臂梁在线耦合出部分微波信号，上侧悬臂梁结构的锚区连接间接热电式微波功率传感器检测功率大小，下侧悬臂梁结构的锚区将耦合信号输入功合器并与参考信号进行矢量合成，功合器输出端连接一个间接热电式微波功率传感器检测合成后的信号功率。根据间接热电式微波功率传感器直流输出电压的大小，推断出待测信号的相位。本发明的基于悬臂梁的在线式微波相位检测器，不但具有易于测量的优点，而且能够实现对微波信号相位的在线式检测，易于集成以及与高阻硅单片微波集成电路兼容的优点。

同时，由于悬臂梁结构耦合出来的信号功率很小，大部分的信号能够继续通过共面波导传输线向后传播并进行后续的信号处理，从而实现了在线式微波相位的检测。

有益效果：本发明是基于悬臂梁的在线式微波相位检测器，采用了结构简单的悬臂梁结构耦合微波信号，并利用这部分耦合小信号实现微波相位的在线式检测，而大部分的信号能够继续在共面波导上传播并进行后续信号处理。