T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器制造技术

T形结固支梁耦合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形结以及两个直接加热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，悬于共面波导传输线的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；直接加热式微波功率传感器包括终端电阻、半导体热偶臂、直流输出块和隔绝直流电容。本发明专利技术检测器结构简单，电路尺寸较小，可实现微波相位的在线式检测。

T type clamped clamped beam coupled in-line microwave phase detector

T type fixed beam coupling on-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 direct heating type microwave power sensor. The signal line of the coplanar waveguide transmission line including coplanar waveguide transmission line and ground wire; fixed beam structure including fixed beam and anchor area, medium layer above the signal line suspended coplanar waveguide transmission lines; the T junction signal line, the coplanar waveguide transmission line ground and air bridge; direct heating microwave power sensor including terminal resistor, semiconductor thermocouple arm, DC output block and isolated DC capacitor. The detector of the invention has simple structure and small circuit size, and can realize on-line detection of microwave phase.

【技术实现步骤摘要】
T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器
本专利技术提出了T形结固支梁耦合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
现代社会中，随着雷达技术的发展，特别是在相控阵雷达、相控阵天线及加速器等较新技术出现以后，相移量的测量显得日趋重要。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T形结固支梁耦合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固支梁耦合微波信号，在微波信号的功率检测方面采用直接加热式微波功率传感器，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。本专利技术的技术方案：T形结固支梁耦合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形结以及两个直接加热式微波功率传感器，共面波导传输线由共面波导传输线的信号线和地线构成，固支梁结构包括固支梁和两侧的两个锚区，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直接加热式微波功率传感器1的共面波导传输线的信号线连接直接加热式微波功率传感器1，下侧锚区通过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直接加热式微波功率传感器2。T形结由共面波导传输线的信号线、地线以及空气桥构成，为三端口器件，可用于功率合成，无需隔离电阻，其中空气桥用于地线之间的互连，为了方便空气桥的释放，在空气桥上制作了一组小孔阵列。直接加热式微波功率传感器由半导体热偶臂、终端电阻、直流输出块、隔绝直流电容、共面波导传输线的信号线构成，其作用是基于塞贝克效应对微波功率的大小进行检测，并以直流电压的形式输出检测结果。本专利技术提供了一种T形结固支梁耦合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直接加热式微波功率传感器检测功率大小，下端锚区将耦合信号输入T形结与参考信号进行矢量合成。根据直接加热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T形结固支梁耦合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T形结固支梁耦合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，并利用这部分耦合小信号实现微波相位的在线式检测，而大部分的信号能够继续在共面波导上传播并进行后续信号处理。附图说明图1为本专利技术的T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器俯视图；图2为图1T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器的A-A’剖面图；图3为图1T形结固支梁耦合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和地线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，直接加热式微波功率传感器1的半导体热偶臂8、终端电阻9、直流输出块10、隔绝直流电容11和共面波导传输线的信号线12，T形结的第一空气桥13、第二空气桥14、第三空气桥15、第一共面波导传输线的信号线16、第二共面波导传输线的信号线17和第三共面波导传输线的信号线18，直接加热式微波功率传感器2的半导体热偶臂19、终端电阻20、直流输出块21和隔绝直流电容22，SiO2层23。在高阻硅衬底1上制备一次SiO2层23，在SiO2层23上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及直接加热式微波功率传感器1和直接加热式微波功率传感器2。具体实施方式本专利技术的T形结固支梁耦合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23，在SiO2层23上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及直接加热式微波功率传感器1和直接加热式微波功率传感器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，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。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通过直接加热式微波功率传感器1的共面波导传输线的信号线12连接直接加热式微波功率传感器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16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17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18连接直接加热式微波功率传感器2。T形结由第一空气桥13、第二空气桥14、第三空气桥15、第一共面波导传输线的信号线16、第二共面波导传输线的信号线17、第三共面波导传输线的信号线18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13、第二空气桥14、第三空气桥15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。直接加热式微波功率传感器1包括半导体热偶臂8、终端电阻9、直流输出块10、隔绝直流电容11、共面波导传输线的信号线12；所述的直接加热式微波功率传感器2包括半导体热偶臂19、终端电阻20、直流输出块21、隔绝直流电容22。直接加热式微波功率传感器基于塞贝克原理检测微波信号的功率大小，并以一直流电压的形式输出检测结果。本专利技术的T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器的具体实施方案如下：如图1，高阻硅衬底1，共面波导传输线的信号线2和地线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，直接加热式微波功率传感器1的半导体热偶臂8、终端电阻9、直流输出块10、隔绝直流电容11和共面波导传输线的信号线12，T形结的第一空气桥13、第二空气桥14、第三空气桥15、第一共面波导传输线的信号线16、第二共面波导传输线的信号线17和第三共面波导传输线的信号线18，直接加热式微波功率传感器2的半导体热偶臂19、终端电阻20、直流输出块21和隔绝直流电容22，SiO2层23。在高阻硅衬底1上制备一次SiO2层23，在SiO2层23上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及直接加热式微波功率传感器1和直接加热式微波功率传感器2。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，固支梁耦合出小部分微波信号，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通过直接加热式微波功率传感器1的共面波导传输线的信号线12将耦合微波信号输向直接加热式微波功率传感器，并检测出其功率P1；第二锚区6通过T形结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种T形结固支梁耦合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(23)，在SiO2层(23)上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及直接加热式微波功率传感器1和直接加热式微波功率传感器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)的上方，固支梁结构的第一锚区(5)通过直接加热式微波功率传感器1的共面波导传输线的信号线(12)连接直接加热式微波功率传感器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(16)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(17)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(18)连接直接加热式微波功率传感器2。

【技术特征摘要】
1.一种T形结固支梁耦合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(23)，在SiO2层(23)上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及直接加热式微波功率传感器1和直接加热式微波功率传感器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)的上方，固支梁结构的第一锚区(5)通过直接加热式微波功率传感器1的共面波导传输线的信号线(12)连接直接加热式微波功率传感器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(16)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(17)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(18)连接直接加热式微波功率传感器2。2.根据权利要求1所述的T形...

【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