[发明专利]基于固支梁电容式微机械微波功率传感器的频率检测装置

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雷达系统。在雷达接收机中，雷达信号的频率是对信号进行分类和识别的最重要参数。在目前应用比较广泛的一种微波频率检测器中，待测信号和本机的外差振荡器准确的标准频率被一同加于混频器，在混频器的输出端取得差频信号，并使用零拍法作为判断时的测量依据。这种微波频率检测装置不易得到准确的测量结果，缺点在于微波信号本身很有可能带有谐波，而且信号频率通过混频器后也很容易产生谐波，因此，继上世纪末开始，RF MEMS技术的产生与发展使低噪声和低功耗的微波频率检测装置的实现成为可能，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固支梁电容式微机械微波功率传感器的频率检测装置，采用通过该微波功率传感器和可调数字式移相器判定被传输线移相器所改变的待测微波信号的相位的方法，实现精确检测微波信号频率的目的。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明公开了一种基于固支梁电容式微机械微波功率传感器的微波频率检测装置，该检测装置包括

功率分配器、传输线移相器、可调数字式移相器、功率合成器以及固支梁电容式微机械微波功率传感器；其中，

功率分配器用于接收待测信号，并将待测信号等分为功率、频率和相位均相同的两路信号，即第一路信号和第二路信号，第一路信号通过传输线移相器，第二路信号将通过可调数字式移相器，这两路信号均被搬移一定的相位角度后加到功率合成器的输入端口进行矢量合成，进行矢量合成后信号加在固支梁电容式微机械微波功率传感器的输入端口上。

优选的，其特征在于，固支梁电容式微机械微波功率传感器包括共面波导传输线、薄膜、固支梁、固支梁的下电极和衬底；其中，

共面波导传输线设在衬底的表面，共面波导传输线的地平面设在共面波导传输线上，固支梁与共面波导传输线相对设置且绝缘、共面波导传输线与固支梁之间保持有间距，设在共面波导传输线上且与固支粱相对设置的固支梁的下电极，覆盖在固支粱下电极表面的薄膜。

优选的，衬底为砷化镓衬底，薄膜为氮化硅薄膜。

优选的，通过可调数字式移相器，在第二路信号的相位的基础上增加一个被精确控制的额外的附加相位，具有特定中心频率的传输线移相器则使第一路信号搬移了一个与其长度ΔL有关的相位角度ΔL即二分之一波长，是一个唯一的值。

优选的，由通过了传输线移相器的信号频率、传输线长度和移相度三者之间的关系，即

便可以得知待测信号的频率f，f₀为传输线移相器的特定中心频率，c为光速，ε_er为传输线移相器的有效介电常数，ΔL即二分之一波长。

有益效果：与已有的微波频率检测装置相比，这种基于的频率检测装置具有以下显著的优点：

1、可调数字式移相器可以精确控制信号附加相移的大小从而提高测量精度；

2、固支梁电容式微机械微波功率传感器的制备与单片微波集成电路(MMIC)工艺完全兼容，可与信息处理电路集成；

由于该检测装置是基于MEMS技术的，因此它具备了MEMS普遍共有的一些特征，比如重量轻、功耗低等一系列优点，这是传统的微波频率检测器件无法比拟的，所以具有极高的科学研究和工业应用的价值。

附图说明

图1是基于固支梁电容式微机械微波功率传感器的频率检测装置的原理图。

图2是固支梁电容式微机械微波功率传感器的正面俯视图。

图3是传输线移相器的正面俯视图。

图4是基于固支梁电容式微机械微波功率传感器的频率检测装置的线路连接图。

图5是功率合成器和功率分配器。

图6是两个矢量合成原理图。