[发明专利]硅基已知频率缝隙耦合式直接式毫米波相位检测器

说明书

本发明的硅基已知频率缝隙耦合式直接式毫米波相位检测器是由共面波导传输线、缝隙耦合结构、移相器、Wilkinson功分器、Wilkinson功合器以及直接式热电式功率传感器所构成，整个结构基于高阻Si衬底制作，一共设置有四个缝隙耦合结构，上方的两个缝隙耦合结构连接着两个直接式热电式功率传感器，下方的两个缝隙耦合结构实现信号的相位测量，在前后缝隙之间设置有一个移相器；Wilkinson功分器和Wilkinson功合器是由共面波导传输线、非对称共面带线和一个隔离电阻组成；直接式热电式功率传感器主要由共面波导传输线、两个热电偶和一个隔直电容所构成，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。该结构不仅成本较低，而且效率也大大提高了。

技术领域

本发明提出了硅基已知频率缝隙耦合式直接式毫米波相位检测器，属于微电子机械系统(MEMS)的技术领域。

背景技术

信号的检测一直是信息科学技术中非常重要的一门技术，多年以来，人们对信号的检测和处理技术也在得到不断的发展与完善，经过不断的研究，可以确定一个信号的三大要素为频率、功率和相位，因此简单地说，对信号的检测也就是对信号这三大要素的检测。相位检测器是信号检测中最为重要的一部分，在军事、通信以及航空航天领域有着很大的应用价值，现有的相位检测器一般工作频率都较低，无法对很高频率的信号进行相位检测，而且它们的结构都较为复杂，集成度不高，随着信号频率的不断提高，毫米波信号的检测也日益成为人们研究的重点，毫米波是一种介于微波和远红外波交叠区域的电磁波，原有的相位检测器已经无法实现对毫米波信号的有效检测了。

为了能够实现对毫米波信号的有效检测，在共面波导传输线缝隙耦合结构、Wilkinson功分器、Wilkinson功合器以及直接式热电式功率传感器的研究基础上，本发明在高阻Si衬底上设计了一种在已知频率下的毫米波在线相位检测器，它利用共面波导传输线缝隙耦合结构对毫米波的相位实现了在线式的检测，大大地节约了版图，同时还提高了检测效率。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种硅基已知频率缝隙耦合式直接式毫米波相位检测器，本发明采用了共面波导传输线缝隙耦合结构来对毫米波进行相位检测，在功率分配和功率合成方面则采用了Wilkinson功分器和Wilkinson功合器的结构，在合成信号的功率测量方面则采用了直接式热电式功率传感器，实现了毫米波的在线相位检测。

技术方案：本发明的硅基已知频率缝隙耦合式直接式毫米波相位检测器是由共面波导传输线、一号缝隙耦合结构、二号缝隙耦合结构、三号缝隙耦合结构、四号缝隙耦合结构、移相器、一个Wilkinson功分器、二个Wilkinson功合器以及四个间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，一号缝隙耦合结构连接到第二端口，第二端口与一号间接式热电式功率传感器相连，同样的，二号缝隙耦合结构连接到第三端口，第三端口与二号间接式热电式功率传感器连接；再看相位检测模块，三号缝隙耦合结构与第四端口相连，第四端口连接到一号Wilkinson功合器，四号缝隙耦合结构与第五端口相连，第五端口连接到二号Wilkinson功合器，参考信号通过三号Wilkinson功分器的输入端输入，三号Wilkinson功分器的输出端分别连接到一号Wilkinson功合器和二号Wilkinson功合器，然后，一号Wilkinson功合器的输出端连接三号间接式热电式功率传感器，二号Wilkinson功合器的输出端连接四号间接式热电式功率传感器，第六端口处连接着后续处理电路。