[发明专利]基于霍尔效应的微波功率传感器

说明书

本发明公开了一种基于霍尔效应的微波功率传感器，由砷化镓衬底、共面波导传输线和电感电路组成，共面波导传输线设置在砷化镓衬底上，共面波导传输线由中心信号线和地线组成，电感电路位于共面波导传输线正上方和正下方，电感电路由受控驱动电路和电感组成；本发明的微波信号通过基于霍尔效应的微波功率传感器检测时几乎未损耗，可实现在线测量，微波功率传感器结构新颖且具有灵敏度高。

技术领域

本发明涉及微电子机械系统技术领域，具体涉及一种基于霍尔效应的微波功率传感器。

背景技术

在微电子机械系统（MEMS）的微波研究中，微波功率是表征微波信号的一个重要参数。在微波信号的产生、传输及接收各个环节的研究中，微波功率的检测是必不可少的。最常见的微波功率检测器是基于热电转换原理的终端功率传感器以及基于固支梁结构的电容式微波功率传感器。近年来，随着霍尔效应的不断研究，使得霍尔效应应用于微波功率的检测成为可能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述局限，提供一种基于霍尔效应的微波功率传感器。该系统利用霍尔效应产生的霍尔电压测量出微波信号的功率，测量信号的幅度范围大、精度高、体积小，且便于集成。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于霍尔效应的微波功率传感器，由砷化镓衬底、共面波导传输线和电感电路组成，共面波导传输线设置在砷化镓衬底上，共面波导传输线由中心信号线和地线组成，电感电路位于共面波导传输线正上方和正下方，电感电路由受控驱动电路和电感组成。

优选的是，地线设置在中心信号线两侧，中心信号线两侧镀有绝缘体二氧化硅，二氧化硅的两侧镀有金属作为电压测试电极。

优选的是，传感器整体采用的PoP叠层封装工艺，传感器封装在中间层，两个电感电路分别封装在最上层和最下层，位于传感器的正上方和正下方，绝缘层二氧化硅位于电感电路与传感器之间。

综上所述，本发明具有以下优点：1、当微波信号在信号线上传输时产生电流，对其加垂直磁场，产生霍尔电压，测量其电压，并根据电压与功率之间的比例关系可求出待测的微波功率，此过程基本不消耗微波信号，实现在线测量，便于与其它微波系统的片上集成（On-chip Integration）。2、微波功率传感器利用霍尔效应，可增加其测量范围，电流测量可达50KA；工作频带宽，尤其在高频其精度可达0.5%。此外，基于霍尔效应的传感器其动态性能优异，相应的时间常数较小。3、电感电路采用方形阿基米德线，保证了中心磁场是均匀的，且增加了受控驱动电路进行调档，可以改变磁场的大小。

此外，本发明是基于MEMS技术，具有MEMS的基本优点，如体积小、重量轻、功耗低等。且与单片微波集成电路（MMIC）工艺完全兼容，便于集成，这一系列优点是传统的微波功率检测器无法比拟的，因此它具有很好的研究和应用价值。

附图说明

图1是本发明的主要结构示意图；

图2是本发明的电感电路示意图；

图3是本发明的整体封装系统垂直示意图；

图中标号：1-中心信号线、2-地线、3-二氧化硅、4-电压测试电极、5-受控驱动电路、6-电感。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。