[发明专利]基于直接式微机械微波功率传感器的频率检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明提出了基于微电子机械系统(MEMS)技术的微波频率检测装置，属于微电子机械系统的技术领域。

背景技术

在微波技术研究中，微波频率是表征微波信号特征的一个重要参数，微波频率检测器广泛应用于微波通信领域。随着微波技术的广泛使用，如今的微波波段正变得越来越拥挤和繁忙，对微波频率检测系统的实时性能、捕捉带宽和动态范围提出的要求越来越高。目前应用比较广泛的微波频率检测器使用了外差法，它的缺点在于微波信号本身很有可能是带有谐波的，而且信号通过混频器后也很容易产生谐波，因此若要得到准确的测量结果比较困难。自从上世纪末开始，RFMEMS技术的产生与发展使人们对低噪声和低功耗的微波频率检测装置的追求成为可能，本发明即为基于此技术的检测装置。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提供一种基于直接式微机械微波功率传感器的频率检测装置及方法，通过使用该微波功率传感器和可调数字式移相器可以判定传输线移相器对待测微波信号的附加相移，从而实现精确检测微波信号频率的目的。

技术方案：本发明的基于直接式微机械微波功率传感器的微波频率检测装置，包括功率分配器、可调数字式移相器、传输线移相器、功率合成器、直接式微机械微波功率传感器、数字式万用表；其中，

待测信号V_x接功率分配器的输入端口，功率分配器的输出端口一接传输线移相器的输入端口，传输线移相器的输出端口接功率合成器的输入端口一，功率分配器的输出端口二接可调数字式移相器的输入端口，可调数字式移相器的输出端口接功率合成器的输入端口二，功率合成器的输出端口接直接式微机械微波功率传感器的输入端口，直接式微机械微波功率传感器中的压焊块接数字式万用表。

基于直接式微机械微波功率传感器的微波频率检测装置的微波频率检测方法是：该微波频率检测方法先将待测信号等分为功率、频率和相位均相同的两个信号，然后分别经过传输线移相器和可调数字式移相器搬移一定的相位角度再进行矢量合成并测量合成后微波功率，从而实现对微波频率的精确测量，即待测信号V_x等分为功率、频率和相位均相同的两路信号V_x1和V_x2，再分别经传输线移相器和可调数字式移相器移相，然后加到功率合成器的输入端口一和功率合成器的输入端口二，这两路信号经过功率合成器进行矢量合成后加在直接式微机械微波功率传感器的输入端口上；

可调数字式移相器在待测信号V_x2的相位基础上增加一个可精确控制的额外的附加相位，这使得此路信号相对于经过具有传输线移相器的信号V_x1的角度为180度和0度，分别对应在功率合成器的输出端口处的信号功率为最小值与最大值，此角度的判别可以通过数字式万用表对直接式微机械微波功率传感器的输出端口电压的最小值和最大值的检测来进行实现，直接式微机械微波功率传感器的输出端口电压的最小值和最大值分别对应功率合成器所合成的微波信号的功率的最小值和最大值，从而判断被合成的两个矢量之间的角度是180度还是0度，其中两次附加相位角度之差肯定为180度，这样保证推算出的信号V_x1的是一个唯一的值。然后在已知待测信号经传输线移相器后的相位的基础上，由传输线移相器的信号频率、长度和相位三者之间的关系便可以获得待测信号的频率f。

微波信号V_x1被传输线移相器搬移一个与其长度ΔL有关的相位角度由于这是一个对应固定中心频率f₀的二分之一波长传输线移相器，因此当具有该中心频率f₀的微波信号通过该移相器时会被搬移180度，在该中心频率f₀附近且小于该中心频率f₀的微波信号则会被搬移小于180度的相位角度，在该中心频率f₀附近且大于该中心频率f₀的微波信号则会被搬移大于180度的相位角度，所搬移的相位角度与频率成线性关系。通过可调数字式移相器可以微波信号V_x2在原相位的基础上增加一个可以被准确设定的附加相位角度这样就可以使得这两路信号相位的相对角度值为180度和0度，即

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