專利名稱：基于直接式微機械微波功率傳感器的頻率檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出了基于微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的微波頻率檢測裝置，屬于微電子機械系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在微波技術(shù)研究中，微波頻率是表征微波信號特征的一個重要參數(shù)，微波頻率檢測器廣泛應(yīng)用于微波通信領(lǐng)域。隨著微波技術(shù)的廣泛使用，如今的微波波段正變得越來越擁擠和繁忙，對微波頻率檢測系統(tǒng)的實時性能、捕捉帶寬和動態(tài)范圍提出的要求越來越高。目前應(yīng)用比較廣泛的微波頻率檢測器使用了外差法，它的缺點在于微波信號本身很有可能是帶有諧波的，而且信號通過混頻器后也很容易產(chǎn)生諧波，因此若要得到準確的測量結(jié)果比較困難。自從上世紀末開始，RFMEMS技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展使人們對低噪聲和低功耗的微波頻率檢測裝置的追求成為可能，本發(fā)明即為基于此技術(shù)的檢測裝置。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種基于直接式微機械微波功率傳感器的頻率檢測裝置及方法，通過使用該微波功率傳感器和可調(diào)數(shù)字式移相器可以判定傳輸線移相器對待測微波信號的附加相移，從而實現(xiàn)精確檢測微波信號頻率的目的。技術(shù)方案本發(fā)明的基于直接式微機械微波功率傳感器的微波頻率檢測裝置，包括功率分配器、可調(diào)數(shù)字式移相器、傳輸線移相器、功率合成器、直接式微機械微波功率傳感器、數(shù)字式萬用表；其中，待測信號Vx接功率分配器的輸入端口，功率分配器的輸出端口 一接傳輸線移相器的輸入端口，傳輸線移相器的輸出端口接功率合成器的輸入端口一，功率分配器的輸出端口二接可調(diào)數(shù)字式移相器的輸入端口，可調(diào)數(shù)字式移相器的輸出端口接功率合成器的輸入端口二，功率合成器的輸出端口接直接式微機械微波功率傳感器的輸入端口，直接式微機械微波功率傳感器中的壓焊塊接數(shù)字式萬用表。基于直接式微機械微波功率傳感器的微波頻率檢測裝置的微波頻率檢測方法是該微波頻率檢測方法先將待測信號等分為功率、頻率和相位均相同的兩個信號，然后分別經(jīng)過傳輸線移相器和可調(diào)數(shù)字式移相器搬移一定的相位角度再進行矢量合成并測量合成后微波功率，從而實現(xiàn)對微波頻率的精確測量，即待測信號\等分為功率、頻率和相位均相同的兩路信號Vxl和vx2，再分別經(jīng)傳輸線移相器和可調(diào)數(shù)字式移相器移相，然后加到功率合成器的輸入端口一和功率合成器的輸入端口二，這兩路信號經(jīng)過功率合成器進行矢量合成后加在直接式微機械微波功率傳感器的輸入端口上；可調(diào)數(shù)字式移相器在待測信號Vx2的相位基礎(chǔ)上增加一個可精確控制的額外的附加相位，這使得此路信號相對于經(jīng)過具有傳輸線移相器的信號Vxl的角度為180度和O度，分別對應(yīng)在功率合成器的輸出端口處的信號功率為最小值與最大值，此角度的判別可以通過數(shù)字式萬用表對直接式微機械微波功率傳感器的輸出端口電壓的最小值和最大值的檢測來進行實現(xiàn)，直接式微機械微波功率傳感器的輸出端口電壓的最小值和最大值分別對應(yīng)功率合成器所合成的微波信號的功率的最小值和最大值，從而判斷被合成的兩個矢量之間的角度是180度還是O度，其中兩次附加相位角度％之差肯定為180度，這樣保證推算出的信號是一個唯一的值。然后在已知待測信號經(jīng)傳輸線移相器后的相位的基礎(chǔ)上，由傳輸線移相器的信號頻率、長度和相位三者之間的關(guān)系便可以獲得待測信號的頻率f。微波信號Vxl被傳輸線移相器搬移一個與其長度Δ L有關(guān)的相位角度ρ(ΔΖ)，由于這是一個對應(yīng)固定中心頻率&的二分之一波長傳輸線移相器，因此當(dāng)具有該中心頻率&的微波信號通過該移相器時會被搬移180度，在該中心頻率&附近且小于該中心頻率&的微波信號則會被搬移小于180度的相位角度，在該中心頻率&附近且大于該中心頻率&的微波信號則會被搬移大于180度的相位角度，所搬移的相位角度與頻率成線性關(guān)系。通過可調(diào)數(shù)字式移相器可以微波信號Vx2在原相位的基礎(chǔ)上增加一個可以被準確設(shè)定的附加相位角度％。這樣就可以使得這兩路信號相位的相對角度值為180度和O度，即%-φ(ΔΙ) = 180° 或 <pa-P(AL) = Oc如果該相對角度值是180度，由于這兩路/[目號的方向相反，于是矢量相減，則矢量合成后功率合成器輸出端口處的信號功率為最小值；如果該相對角度值是O度，由于這兩路信號的方向相同，于是矢量相加，則通過矢量合成后功率合成器輸出端口處的信號功率為最大值，其中兩次附加相位角度％之差肯定為180度，這樣保證推算出的信號Vxl的舛M)是一個唯一的值。基于熱電轉(zhuǎn)換原理的直接式微機械微波功率傳感器，可以把微波功率通過熱電偶等效電阻轉(zhuǎn)化成熱，然后再基于熱電偶的Seebeck效應(yīng)轉(zhuǎn)換成熱電勢輸出。使用數(shù)字式萬用表可以測量出直接式微機械微波功率傳感器的輸出端口電壓的最小值和最大值，分別對應(yīng)功率合成器的輸出端口處的信號功率的最小值和最大值，從而判斷角度是180度還是O度。如果該角度是180度，那么可調(diào)數(shù)字式移相器的示數(shù)％減去180度即為通過傳輸線移相器后待測信號Vxl的相位如果該角度是O度，則意味著可調(diào)數(shù)字式移相器的示數(shù)構(gòu)即為通過傳輸線移相器后待測信號Vxl的相位ρ(Μ) 中兩次附加相位角度％之差肯定為180度，這樣保證推算出的信號Vxl的KM)是一個唯一的值。在已知待測信號經(jīng)傳輸線移相器后的相位舛M)的基礎(chǔ)上，由通過傳輸線移相器的信號頻率、傳輸線長度和移相度三者之間的關(guān)系，即
權(quán)利要求
1.一種基于直接式微機械微波功率傳感器的微波頻率檢測裝置，其特征在于該裝置包括功率分配器(10)、可調(diào)數(shù)字式移相器(14)、傳輸線移相器(17)、功率合成器(21)、直接式微機械微波功率傳感器(24 )、數(shù)字式萬用表(25 );其中， 待測信號Vx接功率分配器的輸入端口(9)，功率分配器的輸出端口一( 11)接傳輸線移相器的輸入端口( 16),傳輸線移相器的輸出端口(18)接功率合成器的輸入端口一(19),功率分配器的輸出端口二( 12)接可調(diào)數(shù)字式移相器的輸入端口( 13)，可調(diào)數(shù)字式移相器的輸出端口(15)接功率合成器的輸入端口二(20)，功率合成器的輸出端口(22)接直接式微機械微波功率傳感器的輸入端口(23)，直接式微機械微波功率傳感器(24)中的壓焊塊(6)接數(shù)字式萬用表(25)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的基于直接式微機械微波功率傳感器的微波頻率檢測裝置的微波頻率檢測方法，其特征在于該微波頻率檢測方法先將待測信號等分為功率、頻率和相位均相同的兩個信號，然后分別經(jīng)過傳輸線移相器(17)和可調(diào)數(shù)字式移相器(14)搬移一定的相位角度再進行矢量合成并測量合成后微波功率，從而實現(xiàn)對微波頻率的精確測量，即待測信號Vx等分為功率、頻率和相位均相同的兩路信號Vxl和Vx2，再分別經(jīng)傳輸線移相器(17)和可調(diào)數(shù)字式移相器(14)移相，然后加到功率合成器的輸入端口一( 19)和功率合成器的輸入端口二(20)，這兩路信號經(jīng)過功率合成器(21)進行矢量合成后加在直接式微機械微波功率傳感器的輸入端口(23)上； 可調(diào)數(shù)字式移相器(14)在待測信號Vx2的相位基礎(chǔ)上增加一個可精確控制的額外的附加相位，這使得此路信號相對于經(jīng)過具有傳輸線移相器(17)的信號Vxl的角度為180度和O度，分別對應(yīng)在功率合成器的輸出端口處的信號功率為最小值與最大值，此角度的判別可以通過數(shù)字式萬用表(25)對直接式微機械微波功率傳感器的輸出端口電壓的最小值和最大值的檢測來進行實現(xiàn)，直接式微機械微波功率傳感器的輸出端口電壓的最小值和最大值分別對應(yīng)功率合成器(21)所合成的微波信號的功率的最小值和最大值，從而判斷被合成的兩個矢量之間的角度是180度還是O度，其中兩次附加相位角度辦之差肯定為180度，這樣保證推算出的信號Vxl的奴M)是一個唯一的值。然后在已知待測信號經(jīng)傳輸線移相器后的相位的基礎(chǔ)上，由傳輸線移相器的信號頻率、長度和相位三者之間的關(guān)系便可以獲得待測信號的頻率f.。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于直接式微機械微波功率傳感器的微波頻率檢測裝置及方法，該裝置的待測信號Vx接功率分配器的輸入端口(9)，功率分配器的輸出端口一(11)接傳輸線移相器的輸入端口(16)，傳輸線移相器的輸出端口(18)接功率合成器的輸入端口一(19)，功率分配器的輸出端口二(12)接可調(diào)數(shù)字式移相器的輸入端口(13)，可調(diào)數(shù)字式移相器的輸出端口(15)接功率合成器的輸入端口二(20)，功率合成器的輸出端口(22)接直接式微機械微波功率傳感器的輸入端口(23)，直接式微機械微波功率傳感器(24)中的壓焊塊(6)接數(shù)字式萬用表(25)。通過本發(fā)明可以判定傳輸線移相器對待測微波信號的附加相移，從而實現(xiàn)精確檢測微波信號頻率的目的。
文檔編號G01R23/12GK103063915SQ20121057498
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者廖小平, 崔焱 申請人:東南大學(xué)