專利名稱：微電子機(jī)械在線式微波頻率檢測(cè)器及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)MEMS技術(shù)領(lǐng)域,為一種微電子機(jī)械在線式微波頻率檢測(cè)器及其檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
在微波技術(shù)研究中，頻率是表征微波信號(hào)的三大參數(shù)(幅度、頻率和相位)之一，是微波信號(hào)的一個(gè)重要參數(shù)。微波信號(hào)頻率檢測(cè)器在軍事、個(gè)人通信和科學(xué)研究等方面都有非常廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的微波頻率檢測(cè)技術(shù)主要基于外差法、計(jì)數(shù)法和諧振法原理，它們具有精度高和寬頻帶的優(yōu)點(diǎn)，但其最大的缺點(diǎn)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線頻率檢測(cè)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代個(gè)人通信系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)要求越來(lái)越高:簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，小的體積以及在線式的微波頻率檢測(cè)器成為一種趨勢(shì)。近年來(lái)，隨著MEMS技術(shù)的快速發(fā)展，并對(duì)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究，使微電子機(jī)械在線式微波頻率檢測(cè)器成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是:現(xiàn)有的微波信號(hào)頻率檢測(cè)存在無(wú)法在線檢測(cè)的缺點(diǎn)，用戶需要簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，較小的體積以及可在線檢測(cè)的微波頻率檢測(cè)器。本發(fā)明的技術(shù)方案為:微電子機(jī)械在線式微波頻率檢測(cè)器，在GaAs襯底上設(shè)有待測(cè)信號(hào)傳輸線、四個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)、一個(gè)功合器以及三個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的MEMS間接式微波功率傳感器，待測(cè)信號(hào)傳輸線為CPW傳輸線，所述CPW傳輸線由信號(hào)線和地線構(gòu)成，待測(cè)微波信號(hào)通過待測(cè)信號(hào)傳輸線，四個(gè)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)分為兩對(duì)，對(duì)稱懸于待測(cè)信號(hào)傳輸線的信號(hào)線上方，其中位于待測(cè)信號(hào)傳輸線的信號(hào)線同一側(cè)兩個(gè)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)分別連接一個(gè)MEMS間接式微波功率傳感器，另一側(cè)對(duì)稱的兩個(gè)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)分別連接至功合器，功合器的輸出端連接一個(gè)MEMS間接式微波功率傳感器。作為優(yōu)選，沿待測(cè)信號(hào)傳輸線方向，兩對(duì)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)之間的距離L為中心頻率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的1/4，所述中心頻率點(diǎn)指所述微波頻率檢測(cè)器的頻率檢測(cè)范圍的中心頻率點(diǎn)。MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)與功合器以及MEMS間接式微波功率傳感器之間通過CPW傳輸線連接，功合器與MEMS間接式微波功率傳感器之間通過CPW傳輸線連接；懸臂梁結(jié)構(gòu)包括懸臂梁和錨區(qū)，懸臂梁與下方的待測(cè)信號(hào)傳輸線的信號(hào)線之間設(shè)有絕緣介質(zhì)層。功合器包括不對(duì)稱共面帶線ACPS信號(hào)線、地線和隔離電阻，功合器的輸入端和輸出端之間為不對(duì)稱共面帶線ACPS信號(hào)線，隔離電阻設(shè)置在兩個(gè)輸入端之間。一種上述微電子機(jī)械在線式微波頻率檢測(cè)器的檢測(cè)方法，待測(cè)微波信號(hào)從待測(cè)信號(hào)傳輸線中經(jīng)過時(shí)，位于待測(cè)信號(hào)傳輸線的信號(hào)線同一側(cè)的兩個(gè)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)在線耦合出兩支幅度相等、存在一定相位差的微波信號(hào)，分別輸入一個(gè)MEMS間接式微波功率傳感器，測(cè)量由懸臂梁結(jié)構(gòu)各自耦合出的微波信號(hào)功率P1、P2;位于所述信號(hào)線另一側(cè)的兩個(gè)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)在線耦合出兩支同樣的微波信號(hào)，輸入功合器進(jìn)行矢量合成，再輸入一個(gè)MEMS間接式微波功率傳感器，測(cè)量由合成信號(hào)的功率P3 ;所述兩支微波信號(hào)存在一個(gè)與待測(cè)微波信號(hào)頻率成正比的相位差P，功合器的合成信號(hào)的功率P3與該相位差爐存在一個(gè)余
弦函數(shù)的關(guān)系:
權(quán)利要求
1.微電子機(jī)械在線式微波頻率檢測(cè)器，其特征是在GaAs襯底上設(shè)有待測(cè)信號(hào)傳輸線、四個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)、一個(gè)功合器以及三個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的MEMS間接式微波功率傳感器，待測(cè)信號(hào)傳輸線為CPW傳輸線，所述CPW傳輸線由信號(hào)線和地線構(gòu)成，待測(cè)微波信號(hào)通過待測(cè)信號(hào)傳輸線，四個(gè)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)分為兩對(duì)，對(duì)稱懸于待測(cè)信號(hào)傳輸線的信號(hào)線上方，其中位于待測(cè)信號(hào)傳輸線的信號(hào)線同一側(cè)兩個(gè)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)分別連接一個(gè)MEMS間接式微波功率傳感器，另一側(cè)對(duì)稱的兩個(gè)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)分別連接至功合器，功合器的輸出端連接一個(gè)MEMS間接式微波功率傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子機(jī)械在線式微波頻率檢測(cè)器，其特征是沿待測(cè)信號(hào)傳輸線方向，兩對(duì)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)之間的距離L為中心頻率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的1/4，所述中心頻率點(diǎn)指所述微波頻率檢測(cè)器的頻率檢測(cè)范圍的中心頻率點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微電子機(jī)械在線式微波頻率檢測(cè)器，其特征是MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)與功合器以及MEMS間接式微波功率傳感器之間通過CPW傳輸線連接，功合器與MEMS間接式微波功率傳感器之間通過CPW傳輸線連接；懸臂梁結(jié)構(gòu)包括懸臂梁和錨區(qū)，懸臂梁與下方的待測(cè)信號(hào)傳輸線的信號(hào)線之間設(shè)有絕緣介質(zhì)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微電子機(jī)械在線式微波頻率檢測(cè)器，其特征是功合器包括不對(duì)稱共面帶線ACPS信號(hào)線、地線和隔離電阻，功合器的輸入端和輸出端之間為不對(duì)稱共面帶線ACPS信號(hào)線，隔離電阻設(shè)置在兩個(gè)輸入端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微電子機(jī)械在線式微波頻率檢測(cè)器，其特征是功合器包括不對(duì)稱共面帶線ACPS信號(hào)線、地線和隔離電阻，功合器的輸入端和輸出端之間為不對(duì)稱共面帶線ACPS信號(hào)線，隔離電阻設(shè)置在兩個(gè)輸入端之間。
6.一種權(quán)利要求1 一 5任一項(xiàng)所述的微電子機(jī)械在線式微波頻率檢測(cè)器的檢測(cè)方法，其特征是待測(cè)微波信號(hào)從待測(cè)信號(hào)傳輸線中經(jīng)過時(shí)，位于待測(cè)信號(hào)傳輸線的信號(hào)線同一側(cè)的兩個(gè)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)在線耦合出兩支幅度相等、存在一定相位差的微波信號(hào)，分別輸入一個(gè)MEMS間接式微波功率傳感器，`測(cè)量由懸臂梁結(jié)構(gòu)各自耦合出的微波信號(hào)功率PpP2 ;位于所述信號(hào)線另一側(cè)的兩個(gè)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)在線耦合出兩支同樣的微波信號(hào)，輸入功合器進(jìn)行矢量合成，再輸入一個(gè)MEMS間接式微波功率傳感器，測(cè)量由合成信號(hào)的功率P3 ;所述兩支微波信號(hào)存在一個(gè)與待測(cè)微波信號(hào)頻率成正比的相位差識(shí)，功合器的合成信號(hào)的功率P3與該相位差爐存在一個(gè)余弦函數(shù)的關(guān)系:
全文摘要
一種微電子機(jī)械在線式微波頻率檢測(cè)器及其檢測(cè)方法，檢測(cè)器制備在GaAs襯底上，包括共面波導(dǎo)CPW傳輸線、四個(gè)完全相同的MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)、功合器以及三個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的MEMS間接式微波功率傳感器。本發(fā)明的微電子機(jī)械在線式微波頻率檢測(cè)器不但具有結(jié)構(gòu)新穎，尺寸較小的優(yōu)點(diǎn)，而且可以實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)頻率的在線檢測(cè)，與GaAs單片微波集成電路兼容。
文檔編號(hào)G01R23/02GK103105531SQ20131002687
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者廖小平, 易真翔, 楊國(guó) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)