[发明专利]硅基悬臂梁耦合间接加热式未知频率毫米波相位检测器

说明书

本发明的硅基悬臂梁耦合间接加热式未知频率毫米波相位检测器，结构由悬臂梁耦合结构、功率分配/合成器、间接加热式微波功率传感器和开关构成。悬臂梁耦合结构上下左右对称，包括两组悬臂梁，每组悬臂梁由两个对称的悬臂梁构成，两个悬臂梁之间CPW传输线的电长度在中心频率35GHz处为λ/4。为实现未知频率毫米波相位的检测，首先进行频率检测，频率检测通过利用间接加热式微波功率传感器测量两路在中心频率35GHz处相位差为90度的耦合信号的合成功率实现；相位检测通过将两路相位差为90度的耦合信号分别同两路等分后的参考信号合成，同样利用间接加热式微波功率传感器检测合成功率，从而获得待测信号的相位。

技术领域

本发明提出了一种硅基悬臂梁耦合间接加热式未知频率毫米波相位检测器，属于微电子机械系统(MEMS)技术领域。

背景技术

在微波技术领域，相位是表征微波信号的一个重要的参数，微波信号相位检测系统在相位调制器、相移键控(PSK)、微波定位、天线相位方向图的测试和近场诊断等方面都有着极其广泛的应用。微波信号相位检测的方法主要有两种：信号分解法和矢量合成法。矢量合成法同信号分解法相比，具有结构原理简单、工作频带宽、无源检测等优点，同时易通过已经成熟的MEMS工艺实现，实现微波信号检测系统的小型化和集成化。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提供一种硅基悬臂梁耦合间接加热式未知频率毫米波相位检测器，利用悬臂梁耦合结构耦合部分待测信号，分别进行频率检测和相位检测，实现了未知频率毫米波信号的在线式检测，具有结构简单的优点。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出了一种硅基悬臂梁耦合间接加热式未知频率毫米波相位检测器。该相位检测器由悬臂梁耦合结构、功率合成器/分配器、间接加热式微波功率传感器和开关构成；其中，悬臂梁耦合结构上下、左右对称，由CPW中央信号线、传输线地线、悬臂梁、悬臂梁锚区构成，悬臂梁置于CPW中央信号线的上方，在悬臂梁的下方有一层Si₃N₄介电层覆盖中央信号线；待测信号由悬臂梁耦合结构的第一端口输入，从第二端口输出到下级电路；上方两个悬臂梁耦合的信号由第三端口和第四端口输出，第三端口与第一开关的第七端口相连，第四端口与第二开关的第十端口相连，第一开关的第八端口与第一间接加热式微波功率传感器相连，第九端口与第一功率合成器的第十三端口相连，第二开关的第十一端口与第二间接加热式微波功率传感器相连，第十二端口与第一功率合成器的第十四端口相连，第一功率合成器的第十五端口接第三间接加热式微波功率传感器；下方两个悬臂梁耦合的信号由第五端口和第六端口输出，第五端口与第二功率合成器的第十九端口相连，第六端口与第三功率合成器的第二十二端口相连，待测信号从功率分配器的第十六端口输入，功率分配器的第十七端口与第二功率合成器的第二十端口相连，第十八端口与第三功率合成器的第二十三端口相连，第二功率合成器的第二十一端口接第四间接加热式微波功率传感器，第三功率合成器的第二十四端口接第五间接加热式微波功率传感器。

功率合成器/分配器中的功率分配器和功率合成器结构相同，由CPW中央信号线、传输线地线、ACPS信号线、MIM电容和隔离电阻构成，MIM电容在传输线地线之间，ACPS信号线采用弯折结构，用来减小版图面积，中心频率35GHz处其电长度为八分之一波长。

进行毫米波频率和相位检测时，首先通过第一开关将耦合信号输入到第一间接加热式微波功率传感器和第二间接加热式微波功率传感器，测出耦合信号的功率大小，接着通过开关将两路在中心频率35GHz处相位差为90度的耦合信号输入到第一功率合成器，使用第三间接加热式微波功率传感器检测合成信号功率大小，由耦合信号和合成信号的大小可以推算出毫米波信号的频率；另外两路中心频率35GHz处相位差为90度的耦合信号分别和功率等分后的参考信号合成，由第四间接加热式微波功率传感器和第五间接加热式微波功率传感器检测出两路合成信号功率的大小，联立方程可以求解待测毫米波信号的相位，可实现未知频率毫米波在整个周期范围内相位角的测量。

有益效果：本发明相对于现有的相位检测器具有以下优点：