本發(fā)明涉及一種三指交錯結構的電容式微波功率傳感器，屬于微電子機械系統(tǒng)技術領域。

背景技術：

在微電子機械系統(tǒng)（mems）的微波研究中，微波功率是表征微波信號的一個重要參數(shù)。在微波信號的產生、傳輸及接收各個環(huán)節(jié)的研究中，微波功率的檢測是必不可少的。最常見的微波功率檢測器是基于熱電轉換原理的終端功率傳感器，它們具有低損耗和高靈敏度的優(yōu)點，但缺點是在測量微波功率時完全消耗輸入功率。

隨著微電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了在線微波功率傳感器，使得在測量功率時微波信號還是可用的。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供三指交錯結構的電容式微波功率傳感器，在襯底上交錯地固定著三個mems懸臂梁，兩個下表面鍍有絕緣層的mems懸臂梁形成的電容，中間mems懸臂梁充當電容的部分電介質，當微波信號傳導時，使無絕緣層的懸臂梁下拉，電容的電介質改變；在不影響微波信號傳輸?shù)那闆r下，通過測量改變的電容值就可以實現(xiàn)對微波功率的在線檢測。本發(fā)明可對微波信號的功率進行在線測量，測量時微波信號仍可用，誤差較小，結構新穎，且便于集成。

本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發(fā)明提供一種三指交錯結構的電容式微波功率傳感器，該傳感器以砷化鎵為襯底，在襯底上設有共面波導cpw傳輸線、在線電容式微波功率傳感器；所述共面波導cpw傳輸線包括cpw信號線以及設置在信號線兩側的第一地線和第二地線；所述在線電容式微波功率傳感器由三個交錯固定在襯底上的mems懸臂梁構成，其中，第一mems懸臂梁設置在cpw信號線和第一地線之間，第二、第三mems懸臂梁設置在cpw信號線和第二地線之間，第二、第一、第三mems懸臂梁依次成三指交錯狀排列分布；第二、第三mems懸臂梁的下表面分別鍍有絕緣層，形成一個電容，第一mems懸臂梁的下表面未鍍有絕緣層，作為該電容的電介質；從第二、第三mems懸臂梁分別引出兩個電極，作為電容檢測端口。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，每個所述mems懸臂梁均通過橋墩固定在襯底上。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，橋墩由金制作成。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，每個所述mems懸臂梁均由金制作而成。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述共面波導cpw傳輸線設置在襯底的中間。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，兩個所述電極口由金制作。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，第二、第三mems懸臂梁下表面的絕緣層均為氮化硅。

本發(fā)明采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明三指交錯結構的電容式微波功率傳感器具有以下顯著的優(yōu)點：

1、結構新穎：相比傳統(tǒng)的mems懸臂梁結構的微波功率傳感器，本發(fā)明是由三個交錯的mems懸臂梁構成，且其中兩個mems懸臂梁下表面鍍有絕緣層，中間的mems懸臂梁無絕緣層，結構新穎；

2、靈敏度高：當信號傳輸過來時，在無絕緣層的mems懸臂梁上產生一個靜電力，使梁下拉，這樣兩個鍍有絕緣層的mems懸臂梁之間形成電容的電介質變化，電容改變量比傳統(tǒng)的電容式mems微波功率傳感器大；且本發(fā)明采用懸臂梁結構，相比傳統(tǒng)的固支梁結構能夠減少梁上的殘余應力對微波性能的影響，靈敏度高；

3、在線測量：當微波信號在信號線傳輸時就使無絕緣層的mems懸臂梁下拉，進而改變了兩個鍍有絕緣層的mems懸臂梁之間形成電容的電介質；本發(fā)明提取和測量同時進行，并未完全消耗微波功率，使微波信號到達終端還是可用的，便于與其它微波系統(tǒng)的片上集成（on-chipintegration）；

4、本發(fā)明是基于mems技術，具有mems的基本優(yōu)點，如體積小、重量輕、功耗低等；

5、本發(fā)明的結構全部都是無源器件構成，不需要消耗直流功率；且與單片微波集成電路（mmic）工藝完全兼容，便于集成，這一系列優(yōu)點是傳統(tǒng)的微波功率檢測器無法比擬的，因此它具有很好的研究和應用價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明三指交錯結構的電容式微波功率傳感器的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明在測量功率時的局部圖。

圖中：1-砷化鎵襯底，2-cpw信號線，3、4-cpw地線，5、8、9-mems懸臂梁，6、7-絕緣層氮化硅，10-膜橋，11、12-電極，13-工作時的mems懸臂梁，14-靜止時無絕緣層的mems懸臂梁。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明：

本發(fā)明的三指交錯結構的電容式微波功率傳感器，如圖1所示，由砷化鎵作為襯底，襯底上設有的共面波導cpw傳輸線、在線電容式微波功率傳感器組成。共面波導cpw傳輸線是由cpw中心信號線和cpw地線組成。電容式微波功率傳感器是在襯底上交錯地固定著三個mems懸臂梁，其中兩個mems懸臂梁下表面鍍有絕緣層氮化硅，這兩個mems懸臂梁形成一個電容；中間的mems懸臂梁無絕緣層，無絕緣層的mems懸臂梁可充當電容的一部分電介質；從兩個鍍有絕緣層的mems懸臂梁引出兩個電極，作為電容檢測端口。當微波信號在共面波導傳輸時，會在無絕緣層的mems懸臂梁上產生一個靜電力使梁下拉，而在兩個鍍有絕緣層的mems懸臂梁上產生的靜電力不足以使其下拉；這樣，兩個鍍有絕緣層的mems懸臂梁間形成的電容的介電常數(shù)改變，通過電容檢測電路測出電容的變化量，從而測出功率。

本發(fā)明的實施例中，如圖1所示，在砷化鎵襯底1的中間設有cpw中心信號線2，在cpw中心信號線2兩側分別設有cpw地線3和cpw地線4，cpw地線3與cpw中心信號線2之間是通過橋墩（橋墩由金制作而成）固定的由金制作的mems懸臂梁5，cpw地線4和cpw中心信號線2之間是兩個通過橋墩固定的由金制作的mems懸臂梁8、9，在mems懸臂梁8、9的下表面分別鍍有絕緣層氮化硅6、7。mems懸臂梁8、9形成一個電容，mems懸臂梁5充當該電容的電介質。從mems懸臂梁8、9引出兩個電極11、12，作為電容檢測端的端口，其中，電極11、12是由金制作成的。三個mems懸臂梁5、8、9依次成三指交錯狀排列分布，mems懸臂梁8、9之間固定著mems懸臂梁5。

從mems懸臂梁8、9引出的作為電容檢測端口的電極11、12一般可以有兩種實現(xiàn)方式：一種是將兩個電極直接從cpw地線4和cpw中心信號線2之間穿過；另一種如圖1所示，先從cpw地線4中間截取兩個缺口以供兩個電極穿過（電極與cpw地線4不相交）、再通過膜橋10將截斷的cpw地線4連接起來。

本發(fā)明三指交錯結構的電容式微波功率傳感器工作時如圖2所示，mems懸臂梁8、9的下表面鍍有絕緣層氮化硅，這兩個mems懸臂梁形成一個電容；中間的mems懸臂梁5無絕緣層，無絕緣層的mems懸臂梁5可充當電容的一部分電介質。當微波信號在共面波導傳輸時，會產生一個靜電力，使無絕緣層的mems懸臂梁5下拉，而在兩個鍍有絕緣層的mems懸臂梁8、9上產生的靜電力不足以使其下拉；這樣，兩個鍍有絕緣層的mems懸臂梁8、9間形成的電容的介電常數(shù)改變，通過電容檢測電路測出電容的變化量，從而測出微波功率。

以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發(fā)明所揭露的技術范圍內，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內，因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。