[发明专利]Si基微机械悬臂梁耦合直接加热式毫米波信号检测器

权利要求书

1.一种Si基微机械悬臂梁耦合直接加热式毫米波信号检测器，其特征是：该信号检测器由悬臂梁耦合结构(14)、功率合成器/分配器、直接加热式微波功率传感器和开关构成；其中，悬臂梁耦合结构(14)上下、左右对称，由CPW中央信号线(3)、传输线地线(4)、悬臂梁(5)、悬臂梁锚区(6)构成，悬臂梁(5)置于CPW中央信号线(3)的上方，在悬臂梁(5)的下方有一层Si₃N₄介电层(11)覆盖CPW中央信号线(3)；待测信号由悬臂梁耦合结构(14)的第一端口(1-1)输入，第二端口(1-2)接第一直接加热式微波功率传感器；上方两个悬臂梁(5)耦合的信号由第三端口(1-3)和第四端口(1-4)输出，第三端口(1-3)与第一开关(18)的第七端口(2-1)相连，第四端口(1-4)与第二开关(19)的第十端口(3-1)相连，第一开关(18)的第八端口(2-2)与第二直接加热式微波功率传感器相连，第九端口(2-3)与第一功率合成器的第十三端口(4-1)相连，第二开关(19)的第十一端口(3-2)与第三直接加热式微波功率传感器相连，第十二端口(3-3)与第一功率合成器的第十四端口(4-2)相连，第一功率合成器的第十五端口(4-3)接第四直接加热式微波功率传感器；下方两个悬臂梁(5)耦合的信号由第五端口(1-5)和第六端口(1-6)输出，第五端口(1-5)与第二功率合成器的第十九端口(6-1)相连，第六端口(1-6)与第三功率合成器的第二十二端口(7-1)相连，待测信号从功率分配器的第十六端口(5-1)输入，功率分配器的第十七端口(5-2)与第二功率合成器的第二十端口(6-2)相连，第十八端口(5-3)与第三功率合成器的第二十三端口(7-2)相连，第二功率合成器的第二十一端口(6-3)接第五直接加热式微波功率传感器，第三功率合成器的第二十四端口(7-3)接第六直接加热式微波功率传感器。

2.根据权利要求1所述的Si基微机械悬臂梁耦合直接加热式毫米波信号检测器，其特征是：开关由CPW中央信号线(3)、传输线地线(4)、悬臂梁(5)、悬臂梁锚区(6)和下拉电极(13)构成，下拉电极(13)上覆盖有一层Si₃N₄介电层(11)，未施加直流电压时，两个支路处于断开状态，通过在下拉电极(13)上施加一定的直流偏置，可实现对应支路的导通，进一步实现耦合功率检测和频率检测两种状态的转换。

3.根据权利要求1所述的Si基微机械悬臂梁耦合直接加热式毫米波信号检测器，其特征是：直接加热式微波功率传感器由CPW中央信号线(3)、传输线地线(4)、MIM电容(8)、终端电阻(10)、输出Pad(12)构成，用于检测微波信号的功率大小，终端电阻(10)设计为CPW传输线的匹配负载，同时作为热电偶的半导体臂，MIM电容(8)作为隔直电容，起到阻断直流通路和微波通路的作用，在终端电阻(10)热端下方的Si衬底被刻蚀，用于增大传感器的灵敏度，为了提高冷热端的温差，终端电阻(10)设计为梯形。