固支梁T形结在线式微波相位检测器制造技术

固支梁T形结在线式微波相位检测器，检测器制备在高阻硅衬底上，由共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及两个间接热电式微波功率传感器所构成。其中共面波导传输线包括共面波导传输线的信号线和地线；固支梁结构包括固支梁和锚区，悬于信号线上的介质层上方。T形结由共面波导传输线的信号线、地线以及空气桥构成；间接热电式微波功率传感器包括终端电阻、金属热偶臂、半导体热偶臂、欧姆接触区和直流输出块。本发明专利技术相位检测器结构简单，电路尺寸较小，可实现微波相位的在线式检测。

Fixed beam, T junction, in-line microwave phase detector

Fixed beam T junction line microwave phase detector, detector fabricated on high resistivity silicon substrate, which is composed of a coplanar waveguide transmission line, fixed beam structure, T junction and two indirect thermoelectric microwave power sensor. The coplanar waveguide transmission line comprises a signal wire and a ground wire of the coplanar waveguide transmission line; the fixed beam structure comprises a clamped beam and an anchor zone, and is suspended above the dielectric layer on the signal line. T junction signal line, the coplanar waveguide transmission line ground and air bridge; indirect thermoelectric microwave power sensor includes terminal resistor, metal thermocouple arm, semiconductor thermocouple arm, ohmic contact and DC output block. The phase detector of the invention has simple structure and small circuit size, and can realize the on-line detection of the microwave phase.

【技术实现步骤摘要】
固支梁T形结在线式微波相位检测器
本专利技术提出了固支梁T形结在线式微波相位检测器，属于微电子机械系统(MEMS)的

技术介绍
在微波技术研究中，作为表征信号的三大参数(幅度、频率和相位)之一的微波相位是微波信号的一个重要参数。随着频率的增加，信号的波长与电路中各种元器件尺寸逐步接近，电路中电压、电流都以波的形式存在，信号的相位延迟使得电路中不仅不同位置处的电压、电流在同一时刻振幅各不相同，而且同一位置处的电压、电流在不同时刻也各不相同。因此在微波频段掌握并控制信号的相位是很有必要的，微波信号的相位也就成了一个重要的测量参数。目前，微波信号相位检测系统的设计均是针对检测同频率信号之间的相位差。现有的相位检测方法有以下几种：利用二极管检波，利用乘法器结构和利用矢量运算法实现相位检测，以上方法的缺点是都需要相对复杂的结构。随着微电子技术的发展，现代个人通信系统和雷达系统要求微波相位检测器具有简单的结构，小的体积以及小的功耗。MEMS系统具有体积小、功耗低、成本低等优点。本专利技术的目的正是要提出一种基于MEMS技术的在线式微波信号相位检测器的实现方法。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提出一种固支梁T形结在线式微波相位检测器，本专利技术在微波信号耦合方面采用了固支梁耦合微波信号，在微波信号的功率检测方面采用间接热电式微波功率传感器，在微波相位检测方面采用矢量合成法，从而实现了在线式微波相位的检测。技术方案：固支梁T形结在线式微波相位检测器，在高阻硅衬底上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及两个间接热电式微波功率传感器，所述的共面波导传输线由共面波导传输线的信号线和地线构成，待测微波信号通过共面波导传输线，固支梁结构悬于共面波导传输线的信号线上的绝缘介质层上方，固支梁结构的上侧锚区通过间接热电式微波功率传感器1的共面波导传输线的信号线连接间接热电式微波功率传感器1，下侧第二锚区通过T形结的第一共面波导传输线的信号线连接T形结的一个输入端口，另一个输入端口通过T形结的第二共面波导传输线的信号线连接到参考信号输入端口，T形结的输出端通过T形结的第三共面波导传输线的信号线连接间接热电式微波功率传感器2。T形结由第一空气桥、第二空气桥、第三空气桥、第一共面波导传输线的信号线、第二共面波导传输线的信号线、第三共面波导传输线的信号线构成，为三端口器件，可用于功率合成，无需隔离电阻，其中第一空气桥、第二空气桥(15)、第三空气桥用于共面波导传输线的地线之间的互连，同时为了方便这三个空气桥的释放，在其上制作了一组小孔阵列。间接热电式微波功率传感器1包括金属热偶臂、半导体热偶臂、欧姆接触区、终端电阻、直流输出块以及共面波导传输线的信号线，其作用是基于塞贝克效应检测微波功率大小。本专利技术提供了一种固支梁T形结在线式微波相位检测器，位于共面波导传输线上方的固支梁在线耦合出部分微波信号，固支梁结构的上端锚区连接间接热电式微波功率传感器检测功率大小，下端输入T形结与参考信号进行矢量合成。根据间接热电式微波功率传感器直流输出电压的大小，推断出待测信号的相位。本专利技术的固支梁T形结在线式微波相位检测器，不但具有易于测量的优点，而且能够实现对微波信号相位的在线式检测，易于集成以及与高阻硅单片微波集成电路兼容的优点。同时，由于固支梁耦合出来的信号功率很小，大部分的信号能够继续通过共面波导传输线向后传播并进行后续的信号处理，从而实现了在线式微波相位的检测。有益效果：本专利技术是固支梁T形结在线式微波相位检测器，采用了结构简单的固支梁耦合微波信号，由于耦合出来的信号功率很小，大部分的信号能够继续通过共面波导传输线向后传播并进行后续的信号处理，从而实现了在线式微波相位的检测。附图说明图1为本专利技术的固支梁T形结在线式微波相位检测器俯视图；图2为图1固支梁T形结在线式微波相位检测器的A-A’剖面图；图3为图1固支梁T形结在线式微波相位检测器的B-B’剖面图；图中包括：高阻硅衬底1，共面波导传输线的信号线2、地线3，固支梁结构的固支梁4、第一锚区5和第二锚区6，绝缘介质层7，间接热电式微波功率传感器1的金属热偶臂8、半导体热偶臂9、欧姆接触区10、终端电阻11、直流输出块12和共面波导传输线的信号线13，T形结的第一空气桥14、第二空气桥15、第三空气桥16、第一共面波导传输线的信号线17、第二共面波导传输线的信号线18和第三共面波导传输线的信号线19，间接热电式微波功率传感器2的金属热偶臂20、半导体热偶臂21、欧姆接触区22、终端电阻23和直流输出块24，SiO2层25。在高阻硅衬底1上制备一次SiO2层25，在SiO2层25上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及间接热电式微波功率传感器1和间接热电式微波功率传感器2。具体实施方式本专利技术的固支梁T形结在线式微波相位检测器制作在高阻硅衬底1上，在高阻硅衬底上制备有一层SiO2层25，在SiO2层25上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及间接热电式微波功率传感器1和间接热电式微波功率传感器2。共面波导传输线作为本专利技术相位检测器的信号传输线，用于待测微波信号的传输，包括共面波导传输线的信号线2和地线3。固支梁结构包括固支梁4、第一锚区5和第二锚区6。固支梁结构悬于共面波导传输线的信号线2上的绝缘介质层7上方。固支梁结构的第一锚区5通过间接热电式微波功率传感器1的共面波导传输线的信号线13连接间接热电式微波功率传感器1，第二锚区6通过T形结的第一共面波导传输线的信号线17连接T形结的一个输入端口，另一个输入端口通过T形结的第二共面波导传输线的信号线18连接到参考信号输入端口，T形结的输出端通过T形结的第三共面波导传输线的信号线19连接间接热电式微波功率传感器2。T形结由第一空气桥14、第二空气桥15、第三空气桥16、第一共面波导传输线的信号线17、第二共面波导传输线的信号线18、第三共面波导传输线的信号线19构成，为三端口器件，可用于功率合成，无需隔离电阻，其中第一空气桥14、第二空气桥15、第三空气桥16用于共面波导传输线的地线3之间的互连，同时为了方便这三个空气桥的释放，在其上制作了一组小孔阵列。间接热电式微波功率传感器1包括金属热偶臂8、半导体热偶臂9、欧姆接触区10、终端电阻11、直流输出块12以及共面波导传输线的信号线13；间接热电式微波功率传感器2包括金属热偶臂20、半导体热偶臂21、欧姆接触区22、终端电阻23以及直流输出块24。固支梁结构位于共面波导传输线的信号线2上的绝缘介质层7的上方。当待测微波信号通过共面波导传输线时，固支梁4耦合出部分微波信号，并且分别由固支梁结构的第一锚区5和第二锚区6输出。第一锚区5通过间接热电式微波功率传感器1的共面波导传输线的信号线13将耦合微波信号输向间接热电式微波功率传感器1，并检测出其功率P1；第二锚区6通过T形结的第一共面波导传输线的信号线17将耦合微波信号输向T形结的一个输入端，其通过T形结与功率为P2的参考信号矢量合成，合成后的信号功率为P3。记待测微波信号和参考信号的相位差为则经T形结输出的合成信号的功率与相位差存在余弦函数关系：本专利技术的固支梁T形结在线式微波相位检测器的具体实施方案如下：基于公式(1)最终可以推导出:如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固支梁T形结在线式微波相位检测器，其特征是在高阻硅衬底(1)上制作SiO2层(25)，在SiO2层(25)上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及间接热电式微波功率传感器1和间接热电式微波功率传感器2,所述的共面波导传输线由共面波导传输线的信号线(2)和地线(3)构成，所述的缝隙结构包括固支梁(4)、第一锚区(5)和第二锚区(6)，固支梁结构悬于共面波导传输线的信号线(2)上的绝缘介质层(7)的上方，固支梁结构的第一锚区(5)通过间接热电式微波功率传感器1的共面波导传输线的信号线(13)连接间接热电式微波功率传感器1，第二锚区(6)通过T形结的第一共面波导传输线的信号线(17)连接T形结的一个输入端口，另一个输入端口通过T形结的第二共面波导传输线的信号线(18)连接到参考信号输入端口，T形结的输出端通过T形结的第三共面波导传输线的信号线(19)连接间接热电式微波功率传感器2。

【技术特征摘要】
1.一种固支梁T形结在线式微波相位检测器，其特征是在高阻硅衬底(1)上制作SiO2层(25)，在SiO2层(25)上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及间接热电式微波功率传感器1和间接热电式微波功率传感器2,所述的共面波导传输线由共面波导传输线的信号线(2)和地线(3)构成，所述的缝隙结构包括固支梁(4)、第一锚区(5)和第二锚区(6)，固支梁结构悬于共面波导传输线的信号线(2)上的绝缘介质层(7)的上方，固支梁结构的第一锚区(5)通过间接热电式微波功率传感器1的共面波导传输线的信号线(13)连接间接热电式微波功率传感器1，第二锚区(6)通过T形结的第一共面波导传输线的信号线(17)连接T形结的一个输入端口，另一个输入端口通过T形结的第二共面波导传输线的信号线(18)连接到参考信号输入端口，T形结的输出端通过T形结的第三共面波导传输线的信号线(19)连接间接热电式微波功率传感器2。2.根据权利要求1所述的固支梁T形结在线式微波相...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小平，严德洋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32