[发明专利]基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的锁相环及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的锁相环及制备方法，属于微电子机械系统（MEMS）的技术领域。

背景技术

锁相环是一个能够跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统，具有载波跟踪、调制跟踪、低门限等优良特性。目前它已广泛应用于调制解调、频率合成、载波跟踪、电视机彩色副载波提取、模拟和数字信号的同步检波、数据传输中的位同步等诸多领域。锁相环是一个相位负反馈的误差控制系统，工作原理比较简单，就是建立一个跟踪系统，使得反馈信号与输入信号在频率和相位上保持一致。锁相环一般由鉴相器、低通滤波器、电压控制振荡器三个基本部分组成。鉴相器是一个相位比较装置，用来检测输入信号（参考信号）和输出信号（反馈信号）之间的相位差。滤波器要将误差信号中的高频成分滤掉、输出直流信号、表现出低通特性。压控振荡器是一个电压-频率变换装置，它的振荡频率随着输入控制电压线性变化。近年来，随着对MEMS悬臂梁电容式功率传感器研究的不断深入，使基于MEMS悬臂梁电容式功率传感器的锁相环成为可能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的锁相环及制备方法，解决了传统锁相环占用空间较大，集成度低，直流耗损较大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的锁相环，包括砷化镓衬底，设置在砷化镓衬底上的地线、CPW信号线、功合器和MEMS悬臂梁电容式功率传感器，以及外接的电容三点式压控振荡器，在砷化镓衬底上定义一条对称轴线。

所述地线包括上侧边地线、下侧边地线和一条公共地线，所述上侧边地线和下侧边地线分别设置在对称轴线的上侧和下侧，所述公共地线位于称轴线上，所述上侧边地线通过一个空气桥与公共地线连接，所述下侧边地线通过一个空气桥与公共地线连接。

所述功合器包括对称位于对称轴线两侧的两条ACPS信号线和隔离电阻，所述两条ACPS信号线的输入端通过隔离电阻隔离，所述两条ACPS信号线的输入端作为功合器的输入端，所述两条ACPS信号线的输出端相连后作为功合器的输出端。

所述CPW信号线包括第一CPW信号线、第二CPW信号线和第三CPW信号线，所述第一CPW信号线和第二CPW信号线对称位于对称轴线的两侧且不相连，所述第三CPW信号线对称位于对称轴线上，所述第一CPW信号线和第二CPW信号线分别与功合器的两个输入端相连，分别作为参考信号和反馈信号的输入端，所述连接上侧边地线和公共地线的空气桥横跨在第一CPW信号线上，所述连接下侧边地线和公共地线的空气桥横跨在第二CPW信号线上，所述第三CPW信号线与功合器的输出端相连，所述第三CPW信号线的末端与上侧边地线之间设有终端匹配电阻，所述第三CPW信号线的末端与下侧边地线之间也设有终端匹配电阻。

所述MEMS悬臂梁电容式功率传感器的MEMS悬臂梁横跨在第三CPW信号线的上方，所述MEMS悬臂梁的固定端固定在锚区上，所述MEMS悬臂梁的下方还设有传感电极，所述传感电极与MEMS悬臂梁组成的可变电容用以感应第三CPW信号线传输而来的微波信号功率变化，所述传感电极通过连接线与压焊块相连。

所述锚区和压焊块分别与外接的电容三点式压控振荡器的两个输入端相连，所述电容三点式压控振荡器的输出端接入到反馈信号的输入端。

所述锚区位于上侧边地线/下侧边地线的外侧，所述上侧边地线/下侧边地线、第三CPW信号线和传感电极位于MEMS悬臂梁下方的表面上设置有氮化硅介质层。

所述压焊块位于上侧边地线/下侧边地线的外侧，所述上侧边地线/下侧边地线上设有缺口，所述连接线穿过缺口，所述缺口两端通过空气桥连接，所述连接线位于空气桥下方的表面上设有氮化硅介质层。

所述第一CPW信号线和第二CPW信号线位于空气桥下方的表面上设有氮化硅介质层。