[发明专利]一种双通道自检测的MEMS微波功率分配器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种双通道自检测的MEMS微波功率分配器及其制备方法，包括位于砷化镓衬底上的微波功分器、热电式MEMS微波功率传感器以及三个电容式MEMS微波功率传感器；所述微波功分器为“T”型对称结构，包括三个端口，所述微波功分器的中间部分设有ACPS信号线；所述热电式MEMS微波功率传感器位于所述ACPS信号线所组成的环形区域内；每个所述电容式MEMS微波功率传感器均通过CPW结构与一个所述端口连接。本发明通过电容式和热电式双通道能够实时在线检测MEMS微波功率分配器的两端口是否为等分微波功率或是否发生失配情况，并且在线测量出输入和输出端口处微波功率的比例，从而实现了MEMS微波功率分配器的实时在线功率自检测。

技术领域

本发明涉及微波系统电子器件技术领域，具体涉及一种双通道自检测的MEMS微波功率分配器及其制备方法。

背景技术

功率分配器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件。将多路信号能量合成一路输出的器件称为功率合成器。随着通讯和物联网行业发展，微波/毫米波器件的需求日益增加，特别是微波功率分配器作为一种微波功率分配与合成的器件，在微波系统中广泛应用。并且，对微波功率分配器的性能和可靠性提出了更高要求。

通过对传统微波功率分配器的应用调研发现，它们在微系统组件中因装配焊接的问题会造成其性能劣化以及长期工作在较大微波功率下易导致隔离电阻的老化等问题，引起其输出不等分，甚至造成器件失效。

因而，迫切需求一种具有在线自检测功能的微波功率分配器，即实时在线监测微波功率分配器的三个端口微波功率大小，且要求微型化、单片集成、无需要额外的功耗等。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种双通道自检测的MEMS微波功率分配器及其制备方法，通过电容式和热电式双通道能够实时在线检测MEMS微波功率分配器的两端口是否为等分微波功率或是否发生失配情况，并且在线测量出输入和输出端口处微波功率的比例，从而实现了MEMS微波功率分配器的实时在线功率自检测。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种双通道自检测的MEMS微波功率分配器，包括：位于砷化镓衬底上的微波功分器、热电式MEMS微波功率传感器以及三个电容式MEMS微波功率传感器；所述微波功分器为“T”型对称结构，包括三个端口，所述微波功分器的中间部分设有ACPS信号线；所述热电式MEMS微波功率传感器位于所述ACPS信号线所组成的环形区域内；所述热电式MEMS微波功率传感器用于测试所述微波功分器输出端的不等分或失配情况；每个所述电容式MEMS微波功率传感器均通过CPW结构与一个所述端口连接；所述电容式MEMS微波功率传感器用于测量三个所述端口处微波功率大小。

进一步地，所述微波功分器还包括CPW结构以及第一空气桥，所述CPW结构位于三个端口处，所述CPW结构包括CPW信号线以及地线；所述第一空气桥具有三个，每个所述第一空气桥位于所述微波功分器三个端口处的所述CPW信号线的上方，所述第一空气桥的两端设置在所述CPW信号线两侧的地线上，所述第一空气桥下方的所述CPW信号线上覆盖一层氮化硅绝缘介质层，所述第一空气桥与其下方CPW信号线构成电容。

进一步地，所述端口包括第一端口、第二端口以及第三端口，所述第一端口为输入端，所述第二端口以及所述第三端口为输出端；所述热电式MEMS微波功率传感器包括隔离电阻、热电堆和衬底薄膜结构，所述隔离电阻设置于所述第二端口以及所述第三端口之间，所述热电堆设置在所述隔离电阻旁，所述衬底薄膜结构设置于所述隔离电阻以及所述热电堆热端下方；所述热电堆包括金属热偶臂、半导体热偶臂、第一金属连接线以及直流输出压焊块，所述金属热偶臂、所述半导体热偶臂以及所述第一金属连接线采用欧姆接触连接，所述直流输出压焊块与所述第一金属连接线连接。