[发明专利]硅基缝隙耦合式T型结的直接式毫米波信号检测器

说明书

本发明的硅基缝隙耦合式T型结的直接式毫米波信号检测器是由共面波导传输线、缝隙耦合结构、移相器、单刀双掷开关、T型结功分器、T型结功合器以及直接式热电式功率传感器所构成，该结构是制作在高阻Si衬底上，其上有四个缝隙耦合结构，上方的两个缝隙耦合结构实现信号的频率测量，下方的两个缝隙耦合结构实现信号的相位测量，在前后缝隙之间有一个移相器；T型结功分器和T型结功合器主要是由共面波导传输线、扇形缺陷结构和空气桥组成；直接式热电式功率传感器由共面波导传输线、热电偶和隔直电容所构成，热电偶是由金属臂和半导体臂串联组成，它能够进行自加热并完成热电转换。这些结构能够将频率、相位和功率检测集成在一起，大大提高了信号检测器的效率。

技术领域

本发明提出了硅基缝隙耦合式T型结的直接式毫米波信号检测器，属于微电子机械系统(MEMS)的技术领域。

背景技术

二十一世纪是信息科学技术的时代，在这个时代中，信号的检测技术是人们一直重视和研究的一门技术，尤其是在当今的军事、通信以及航空航天等领域，对各种形形色色的信号的检测是一项非常重要的任务，一个信号有着三大非常重要的参数：频率、相位和功率，按照频率来划分可以分为低频信号、高频信号和极高频信号，其中毫米波信号就是一种极高频的信号，它位于微波和远红外波相交叠的区域，目前对于低频信号和高频信号的检测技术已经日益完善，但是对极高频的毫米波信号的检测技术还存在着诸多问题，现今的信号检测器大多只能对信号的频率、相位以及功率等进行单独的测量，集成度不是很高，而且它们的结构都较为复杂，有着很多高频效应，受到这些问题的影响，毫米波信号的检测技术一直无法得到有效的完善与发展。

随着对共面波导缝隙耦合结构、T型结功分器、T型结功合器以及直接式热电式功率传感器的深入研究，本发明在高阻Si衬底上设计了一种将毫米波频率、相位和功率检测集成在一起的信号检测器，这种信号检测器结构简单，制作成本较低，解决了当今毫米波频段信号检测器的诸多问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种硅基缝隙耦合式T型结的直接式毫米波信号检测器，本发明采用了共面波导缝隙耦合结构来解决信号频率检测、相位检测和功率检测的集成化问题，在功率分配和功率合成方面则采用了T型结功分器和T型结功合器结构，在功率检测方面采用了直接式热电式功率传感器，这三种结构能够高效的集成在一起进行测量，为毫米波信号的检测打下了坚实牢固的基础。

技术方案：本发明的硅基缝隙耦合式T型结的直接式毫米波信号检测器制作在高阻Si衬底上，是由共面波导传输线、四个尺寸相同的缝隙耦合结构、移相器、两个尺寸相同的单刀双掷开关、一个T型结功分器、三个T型结功合器以及六个直接式热电式功率传感器所构成，具体结构的连接关系如下：第一端口是信号输入端，一号缝隙耦合结构和二号缝隙耦合结构位于共面波导传输线上侧地线，三号缝隙耦合结构和四号缝隙耦合结构则位于共面波导传输线下侧地线，这两对缝隙关于中心信号线对称，它们之间由一个移相器隔开，首先来看频率检测模块，一号缝隙耦合结构连接到第二端口，第二端口与一号单刀双掷开关的输入端相连，一号单刀双掷开关的输出端分别连接到一号T型结功合器和一号直接式热电式功率传感器，同样的，二号缝隙耦合结连接到第三端口，第三端口与二号单刀双掷开关的输入端相连，二号单刀双掷开关的输出端分别连接到一号T型结功合器和二号直接式热电式功率传感器，而一号T型结功合器的输出端连接到三号直接式热电式功率传感器；再看相位检测模块，三号缝隙耦合结构与第四端口相连，第四端口连接到二号T型结功合器，四号缝隙耦合结构与第五端口相连，第五端口连接到三号T型结功合器，参考信号通过四号T型结功分器的输入端输入，四号T型结功分器的输出端分别连接到二号T型结功合器和三号T型结功合器，然后，二号T型结功合器的输出端连接四号直接式热电式功率传感器，三号T型结功合器的输出端连接五号直接式热电式功率传感器，最后是功率检测模块，在第六端口处连接着六号直接式热电式功率传感器。