[发明专利]基于固支梁电容式微机械微波功率传感器的相位检测装置

说明书

技术领域

本发明提出了基于微电子机械系统(MEMS)技术的微波相位检测装置，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，微波相位是表征微波信号特征的一个重要参数。相位检测装置在锁相环(PLL)等方面有极其广泛的应用，利用场效应晶体管构成的吉尔伯特乘法器是应用最广泛的微波相位检测器，乘法器的两个输入端分别接入参考信号和待测信号，就可以得到一个高频项和一个低频项，再由低通滤波器滤去高频项从而得到它们之间的相位差，但在此过程中会带来不可忽略的噪声和功耗，从而影响检测的准确度。从二十世纪末开始，随着RF MEMS技术的产生与发展，低噪声和低功耗的微波相位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相位检测装置，通过测量参考信号与经过数字式移相器移相的待测信号合成后的信号功率的方法，实现精确检测微波信号相位的目的。

技术方案：本发明的一种基于固支梁电容式微机械微波功率传感器的微波相位检测装置，该检测装置包括

固支梁电容式微机械微波功率传感器、功率合成器、可调数字式移相器以及电容-数字转换器；其中，

将与待测信号频率相同的参考微波信号加到功率合成器的输入端口一，将待测微波信号加到可调数字式移相器的输入端口，经过可调数字式移相器移相后加到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到达功率合成器的输出端口，然后加在固支梁电容式微机械微波功率传感器的输入端口。

优选的，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、共面波导传输线的地平面、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，与共面波导传输线相对设置且绝缘的固支梁、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，电容-数字转换器的测试端口一和测试端口二分别接在固支梁的下电极和共面波导传输线的地平面。

优选的，待测信号的原相位是一个唯一的值。

有益效果：与已有的微波相位检测装置相比，这种基于固支梁电容式微机械微波功率传感器的相位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合成信号的功率从而提高测量精度；

2、该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；

由于基于固支梁电容式微机械微波功率传感器的相位检测装置具有MEMS普遍共有的重量轻、功耗低等一系列优点，这是传统的微波相位检测装置无法比拟的，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相位检测装置的原理图。

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是基于固支梁电容式微机械微波功率传感器的相位检测装置的线路连接图。

图4是功率合成器。

图5是两个矢量合成原理图。

图中包括：共面波导传输线1，共面波导传输线的地平面2，氮化硅薄膜3，MEMS固支梁4，MEMS固支梁的下电极5，砷化镓衬底6，可调数字式移相器的输入端口7，可调数字式移相器8，可调数字式移相器的输出端口9，功率合成器的输入端口一10，功率合成器的输入端口二11，功率合成器12，功率合成器的输出端口13，固支梁电容式微机械微波功率传感器的输入端口14，固支梁电容式微机械微波功率传感器15，电容-数字转换器的测试端口一16，电容-数字转换器的测试端口二17，电容-数字转换器18。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明。

本发明的基于固支梁电容式微机械微波功率传感器的相位检测装置利用了可调数字式移相器、功率合成器以及固支梁电容式微机械微波功率传感器：

将待测微波信号V_x经过可调数字式移相器移相后加到功率合成器的一个输入端口，将与待测信号频率相同的参考微波信号V_ref加到功率合成器的另一个端口。这两路信号经过功率合成器进行矢量合成后加在固支梁电容式微机械微波功率传感器的输入端口。