[发明专利]基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器及其检测方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子机械系统MEMS技术领域，为一种基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器及其检测方法。

背景技术

在无线通信应用中，频率是表征微波信号的三大参数（幅度、频率和相位）之一，对微波频率的检测具有重要意义。微波信号频率检测器广泛应用于个人通信、军事国防和科学研究等方面。当前广泛采用的微波频率检测技术有外差法、计数法和谐振法，它们的优点是精度高、宽频带，但是存在无法在线检测的缺点。现代科技的不断革新，促使个人通信系统和雷达系统要求不断提高：简单的结构，较小的体积以及可在线检测的微波频率检测器成为一种趋势。当前，MEMS技术得到了快速发展，MEMS固支梁结构的研究日趋成熟，使基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器及制备方法成为可能。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有的微波信号频率检测存在无法在线检测的缺点，用户需要简单的结构，较小的体积以及可在线检测的微波频率检测器。

本发明的技术方案为：基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器，在GaAs衬底上设有待测信号传输线、两个结构完全相同的MEMS固支梁结构、一个功合器以及三个结构完全相同的MEMS直接式微波功率传感器，待测信号传输线为CPW传输线，所述CPW传输线由信号线和地线构成，待测微波信号通过待测信号传输线，两个MEMS固支梁结构悬于待测信号传输线的信号线上方，两个MEMS固支梁结构的固支梁一端分别连接一个MEMS直接式微波功率传感器，另一端分别连接至功合器，功合器的输出端连接一个MEMS直接式微波功率传感器。

作为优选，两个MEMS固支梁结构之间的距离L为中心频率点所对应波长的1/4，所述中心频率点指所述微波频率检测器的频率检测范围的中心频率点。

MEMS固支梁结构与功合器以及MEMS直接式微波功率传感器之间通过CPW传输线连接，功合器与MEMS直接式微波功率传感器之间通过CPW传输线连接；固支梁结构包括固支梁和锚区，固支梁与下方的待测信号传输线的信号线之间设有绝缘介质层。

功合器包括不对称共面带线ACPS信号线、地线和隔离电阻，功合器的输入端和输出端之间为不对称共面带线ACPS信号线，隔离电阻设置在两个输入端之间。

上述基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器的检测方法，待测微波信号从待测信号传输线中经过时，两个MEMS固支梁结构在线耦合出一对幅度相等、存在一定相位差的微波信号，每个微波信号分为两路，一路输入功合器进行矢量合成，另一路输入MEMS直接式微波功率传感器，测量得到两个MEMS固支梁结构各自耦合出的微波信号功率P₁、P₂；两个MEMS固支梁结构距离L确定时，耦合出的两个微波信号存在一个与待测微波信号频率成正比的相位差功合器的合成信号的功率P₃与该相位差存在一个余弦函数的关系，

MEMS直接式微波功率传感器基于Seebeck原理检测功率P₁、P₂和P₃的大小，并以直流电压V₁、V₂和V₃形式输出测量结果，基于式（1），待测微波信号的频率为：