[实用新型]基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的倍频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的倍频器，属于微电子机械系统（MEMS）的技术领域。

背景技术

频率合成器是从一个或多个参考频率中产生多种频率的器件，是现代电子系统必不可少的关键电路。随着科技的发展，锁相环成为现代通信系统中不可替代的一部分，由锁相环构成的间接式频率合成器在无线通信领域发挥着非常重要的作用。频率合成器经历了直接合成模拟式频率合成器、锁相环频率合成器、直接数字频率合成器三个发展阶段。目前，在各种电子系统中使用的频率合成器普遍采用锁相环频率合成器，通过编程数字控制，可获得不同的频点。锁相环频率合成器包括鉴相器、滤波器、压控振荡器、可控除法器等功能单元，通过比较输入信号和压控振荡器输出信号之间的相位差，产生控制电压，调整压控振荡器的频率，从而实现与输入信号同频同相，鉴相器输入端的反馈信号不是压控振荡器的输出信号，而是压控振荡器经过除法器的输出信号，此反馈信号跟踪输入信号，实现稳定的时钟倍频功能。传统的倍频器同时需要鉴相器和低通滤波器，占用空间较大，集成度低，直流耗损较大，近年来，随着对MEMS悬臂梁电容式功率传感器研究的不断深入，使基于MEMS悬臂梁电容式功率传感器的倍频器成为可能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的倍频器，解决了传统倍频器占用空间较大，集成度低，直流耗损较大的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

基于微机械悬臂梁电容式功率传感器的倍频器，包括砷化镓衬底，设置在砷化镓衬底上的地线、CPW信号线、功合器和MEMS悬臂梁电容式功率传感器，以及外接的电容三点式压控振荡器和除法器，在砷化镓衬底上定义一条对称轴线。

所述地线包括上侧边地线、下侧边地线和一条公共地线，所述上侧边地线和下侧边地线分别设置在对称轴线的上侧和下侧，所述公共地线位于称轴线上，所述上侧边地线通过一个空气桥与公共地线连接，所述下侧边地线通过一个空气桥与公共地线连接。

所述功合器包括对称位于对称轴线两侧的两条ACPS信号线和隔离电阻，所述两条ACPS信号线的输入端通过隔离电阻隔离，所述两条ACPS信号线的输入端作为功合器的输入端，所述两条ACPS信号线的输出端相连后作为功合器的输出端。

所述CPW信号线包括第一CPW信号线、第二CPW信号线和第三CPW信号线，所述第一CPW信号线和第二CPW信号线对称位于对称轴线的两侧且不相连，所述第三CPW信号线对称位于对称轴线上，所述第一CPW信号线和第二CPW信号线分别与功合器的两个输入端相连，分别作为参考信号和反馈信号的输入端，所述连接上侧边地线和公共地线的空气桥横跨在第一CPW信号线上，所述连接下侧边地线和公共地线的空气桥横跨在第二CPW信号线上，所述第三CPW信号线与功合器的输出端相连，所述第三CPW信号线的末端与上侧边地线之间设有终端匹配电阻，所述第三CPW信号线的末端与下侧边地线之间也设有终端匹配电阻。

所述MEMS悬臂梁电容式功率传感器的MEMS悬臂梁横跨在第三CPW信号线的上方，所述MEMS悬臂梁的固定端固定在锚区上，所述MEMS悬臂梁的下方还设有传感电极，所述传感电极与MEMS悬臂梁组成的可变电容用以感应第三CPW信号线传输而来的微波信号功率变化，所述传感电极通过连接线与压焊块相连。

所述锚区和压焊块分别与外接的电容三点式压控振荡器的两个输入端相连，所述电容三点式压控振荡器的输出端与除法器的输入端相连，所述除法器将电容三点式压控振荡器的输出信号分频后接入到反馈信号的输入端。

所述锚区位于上侧边地线/下侧边地线的外侧，所述上侧边地线/下侧边地线、第三CPW信号线和传感电极位于MEMS悬臂梁下方的表面上设置有氮化硅介质层。

所述压焊块位于上侧边地线/下侧边地线的外侧，所述上侧边地线/下侧边地线上设有缺口，所述连接线穿过缺口，所述缺口两端通过空气桥连接，所述连接线位于空气桥下方的表面上设有氮化硅介质层。

所述第一CPW信号线和第二CPW信号线位于空气桥下方的表面上设有氮化硅介质层。