[发明专利]硅基缝隙耦合式的直接式毫米波信号检测仪器

摘要

本发明的硅基缝隙耦合式的直接式毫米波信号检测仪器是由传感器、模数转换、MCS51单片机和液晶显示三个大模块组成，传感器是由共面波导、缝隙耦合结构、移相器、单刀双掷开关、Wilkinson功分器、Wilkinson功合器以及直接式热电式功率传感器所构成，该结构制作在高阻Si衬底上，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；Wilkinson功分器和Wilkinson功合器主要是由共面波导、非对称共面带线和隔离电阻组成；直接式热电式功率传感器主要由共面波导、两个热电偶和隔直电容所构成。模数转换部分由STM32和AD620外围电路构成，MCS51单片机用于公式计算，液晶显示部分由一块液晶显示屏构成，这些结构简单高效，大大提高了信号检测器的效率。

主权项

1.一种硅基缝隙耦合式的直接式毫米波信号检测仪器，该信号检测仪器的传感器部分制作在高阻Si衬底(1)上，是由共面波导(3)、一号缝隙耦合结构(7‑1)、二号缝隙耦合结构(7‑2)、三号缝隙耦合结构(7‑3)、四号缝隙耦合结构(7‑4)、移相器(8)、一号单刀双掷开关(23)、二号单刀双掷开关(24)、一个Wilkinson功分器、三个Wilkinson功合器以及六个直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(1‑1)是信号输入端，一号缝隙耦合结构(7‑1)和二号缝隙耦合结构(7‑2)位于共面波导(3)上侧地线，三号缝隙耦合结构(7‑3)和四号缝隙耦合结构(7‑4)则位于共面波导(3)下侧地线，这两对缝隙关于中心信号线对称，这两对缝隙之间由一个移相器(8)隔开，首先来看频率检测模块(4)，一号缝隙耦合结构(7‑1)连接到第二端口(1‑2)，第二端口(1‑2)与一号单刀双掷开关(23)的输入端相连，一号单刀双掷开关(23)的输出端分别连接到一号Wilkinson功合器和一号直接式热电式功率传感器，同样的，二号缝隙耦合结构(7‑2)连接到第三端口(1‑3)，第三端口(1‑3)与二号单刀双掷开关(24)的输入端相连，二号单刀双掷开关(24)的输出端分别连接到一号Wilkinson功合器和二号直接式热电式功率传感器，而一号Wilkinson功合器的输出端连接到三号直接式热电式功率传感器；再看相位检测模块(5)，三号缝隙耦合结构(7‑3)与第四端口(1‑4)相连，第四端口(1‑4)连接到二号Wilkinson功合器，四号缝隙耦合结构(7‑4)与第五端口(1‑5)相连，第五端口(1‑5)连接到三号Wilkinson功合器，参考信号通过四号Wilkinson功分器的输入端输入，四号Wilkinson功分器的输出端分别连接到二号Wilkinson功合器和三号Wilkinson功合器，然后，二号Wilkinson功合器的输出端连接四号直接式热电式功率传感器，三号Wilkinson功合器的输出端连接五号直接式热电式功率传感器，最后是功率检测模块(6)，在第六端口(1‑6)处连接着六号直接式热电式功率传感器；在每个直接式热电式功率传感器之后都连接着模数转换模块，然后将这些模数转换得到的数字信号都接入MCS51单片机进行公式计算，最后通过液晶显示屏显示输出频率、相位和功率的数值大小。