[发明专利]微电子机械微波信号相位检测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提出了基于微电子机械系统(MEMS)技术的微波信号相位检测器，属于微电子机械系统的技术领域。

背景技术

在微波研究中，微波信号相位是表征微波信号特征的一个重要参数，微波信号相位的测量在微波无线应用和测量技术中具有非常重要的地位。传统的微波信号相位检测器都是基于二极管或常效应管结构的，它们都需要消耗直流功率，而且还部分的存在以下问题：要求知道测量信号的幅度且其值比较小、测量信号的带宽较小、测量精度不高、可测相位仅为半个周期等。

近20多年来，随着MEMS技术的飞速发展，对很多MEMS结构和器件如固支梁结构、MEMS开关等都进行了深入的研究，这些都使采用MEMS技术实现微波信号相位检测器成为可能。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于MEMS技术的微电子机械微波信号相位检测器及其制备方法，使得其结构非常简单，测量信号的幅度变大、不需要消耗直流功率，且便于集成。

技术方案：本发明的微电子机械微波信号相位检测器，是利用微波信号产生静电力，从而影响信号线上方的固支梁，当固支梁稳定后，它与传感电极之间的电容发生了变化，通过电容检测电路测出电容，电容与微波信号电压有效值的平方一一对应，而微波信号电压有效值的平方包含了相位差的信息也与之一一对应，这样就测出了微波信号之间的相位差。

微电子机械微波信号相位检测器以砷化镓为衬底，在衬底上设有第一固支梁结构、第二固支梁结构、第三固支梁结构、第四固支梁结构、第一功率分配器、第二功率分配器、第一功率合成器、第二功率合成器、第一45°移相器、第二45°移相器：其中：

在衬底上的中间设有CPW的信号线，在CPW的信号线的两旁分别设有CPW的地线，在CPW的地线外的两旁分别设有传感电极，传感电极通过传感电极引线接电容检测端口的一个端，CPW的地线接电容检测端口的另一个端，在传感电极外的两旁分别设有桥墩，在桥墩上设有固支梁，在固支梁下方的CPW的信号线、CPW的地线、传感电极表面设有氮化硅介质层；

第一功率分配器、第二功率分配器、第一功率合成器、第二功率合成器由共面波导构成的端口一、端口二、端口三、不对称共面带线、氮化钽电阻组成，端口一通过不对称共面带线分别接端口二、端口三，在与端口二、端口三相接的两不对称共面带线之间连接有氮化钽电阻；第一45°移相器、第二45°移相器由一定长度的CPW的地线、CPW的信号线共同组成。

本发明的微电子机械微波信号相位检测器的结构为：参考信号通过第一固支梁结构与第一功率分配器的端口一相接，第一功率分配器的端口二、端口三分别输出参考信号一U_r1和参考信号二U_r2并分别接第二45°移相器与第一功率合成器的端口二；被测信号通过第二固支梁结构与第二功率分配器的端口一相接，其端口二、端口三分别输出被测信号一U_s1和被测信号二U_s2并分别接第二功率合成器的端口三和第一45°移相器，第一45°移相器的输出端输出被测信号二-U′_s2接到第一功率合成器的端口三，在第一功率合成器的端口一处形成了第三信号接到第三固支梁结构的信号输入端；第二45°移相器的输出端输出参考信号一-U＇_r1接到第二功率合成器的端口二，在第二功率合成器的端口一形成了第四信号，把第四信号接到第四固支梁结构的信号输入端。

该在线检测器以砷化镓为衬底，在衬底上有功率分配器、功率合成器、45°移相器、固支梁结构，功率分配器、功率合成器由共面波导构成的端口一、端口二、端口三、不对称共面带线、氮化钽电阻组成；45°移相器直接采用一定长度的共面波导传输线来实现；固支梁结构包括信号输入端口、桥墩、固支梁、支撑结构、传感电极、传感电极引线、电容检测端口、空气桥组成，在固支梁下方的传输线、支撑结构、传感电极及空气桥下方的传感电极引线的上方有氮化硅介质层。