[发明专利]硅基已知频率缝隙耦合式间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间接式毫米波相位检测器是由共面波导、缝隙耦合结构、移相器、Wilkinson功分器、Wilkinson功合器以及间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间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、非对称共面带线和一个电阻组成；间接式热电式功率传感器主要由共面波导、两个电阻以及热电堆所构成，热电堆是由两种不同的半导体臂级联组成，它能够将终端电阻所散发的热量转换成热电势，该结构成本较低，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间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

随着信息技术的不断发展，信号的检测技术也跟随着时代的步伐不断前进着，众所周知，一个信号拥有基本的三大要素分别为频率、相位和功率，对信号的这三大要素的检测是信号检测技术的重中之重，多年以来，人们对低频信号的测量技术已经非常成熟了，但是随着信号频率的增加，高频信号的测量技术也在经历着不断的发展和完善。毫米波信号是一种位于微波信号和光信号之间的高频率信号，对于一个已知频率的毫米波信号，对该信号的相位检测是一项非常重要的技术，这种毫米波相位测量技术在在军事、航天航空以及通信领域都有着非常广泛的潜在应用价值。现有的一些相位检测器不仅结构复杂、成本较高，而且大多无法进行在线式的测量，集成度不高，效率偏低，已经无法满足日异月新的信息科技时代。

随着对共面波导缝隙耦合结构、Wilkinson功分器、Wilkinson功合器以及间接式热电式功率传感器的深入研究，为了解决上述相位检测器的问题，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，它利用了新颖的共面波导缝隙耦合技术来实现相位测量，大大提高了集成度，并且结构简单，能够实现在线式的测量，效率较高。

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间接式毫米波相位检测器，本发明采用了共面波导缝隙耦合结构来进行相位检测，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间接式热电式功率传感器，从而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间接式毫米波相位检测器主要是由共面波导、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。