基于固支梁的在线式微波相位检测器制造技术

基于固支梁的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、功合器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；功合器包括不对称共面带线ACPS信号线、地线和隔离电阻；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。

【技术实现步骤摘要】
基于固支梁的在线式微波相位检测器
本专利技术提出了基于固支梁的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。随着雷达和天线技术的发展，相位的检测变得越来越重要，微波相位检测系统的研究也被人们越来越重视。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基于固支梁的在线式微波相位检测器，本专利技术采用了固支梁结构耦合微波信号，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：基于固支梁的在线式微波相位检测器，在高阻硅衬底上设有待测信号传输线、固支梁结构、功合器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，所述的固支梁结构由固支梁和锚区构成，固支梁结构位于共面波导传输线的信号线上方，固支梁结构的上侧的锚区通过间接热电式微波功率传感器1，固支梁结构的下侧的锚区通过功合器的共面波导传输线的信号线连接功合器的一个输入端，功合器的另一个输入端通过功合器的共面波导传输线的信号线连接到参考信号输入端口，功合器的输出端通过功合器的共面波导传输线的信号线连接至间接热电式微波功率传感器2。所述的功合器包括隔离电阻、ACPS信号线和共面波导传输线的信号线；所述的间接热电式微波功率传感器包括金属热偶臂、半导体热偶臂、欧姆接触区、终端电阻、直流输出块和共面波导传输线的信号线。待测微波信号从共面波导传输线的信号线中间经过时，固支梁在线耦合出部分微波信号。耦合出的微波信号分为两路，一路输入间接热电式微波功率传感器1检测出固支梁耦合出的微波信号在其一端的功率P1，另一路输入功合器，与已知功率P2的参考信号进行矢量合成，再由间接热电式微波功率传感器2检测合成后的微波信号功率P3，待测信号与参考信号的相位差为合成信号与相位差之间存在一个余弦函数的关系：基于公式(1)最终可以推导出:本专利技术提供了一种基于固支梁的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，固支梁一端连接间接热电式微波功率传感器1检测功率大小，另一端输入功合器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2直流输出电压的大小，计算出待测信号的相位。本专利技术的基于固支梁的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：本专利技术是基于固支梁的在线式微波相位检测器，采用了结构简单的固支梁结构耦合微波信号，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为本专利技术的基于固支梁的在线式微波相位检测器俯视图；图2为图1基于固支梁的在线式微波相位检测器的A-A’剖面图；图3为图1基于固支梁的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，功合器的隔离电阻8、ACPS信号线9、第一共面波导传输线的信号线10、第二共面波导传输线的信号线11和第三共面波导传输线的信号线12，间接热电式微波功率传感器1的金属热偶臂13、半导体热偶臂14、欧姆接触区15、终端电阻16、直流输出块17和共面波导传输线的信号线18，间接热电式微波功率传感器2的金属热偶臂19、半导体热偶臂20、欧姆接触区21、终端电阻22和直流输出块23，SiO2层24。在高阻硅衬底1上制备一次SiO2层24，在SiO2层24上设有共面波导传输线、固支梁结构、功合器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基于固支梁的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24，在SiO2层24上设有共面波导传输线、固支梁结构、功合器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。共面波导传输线由共面波导传输线的信号线2和地线3构成。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；固支梁结构由固支梁结构的固支梁4、第一锚区5和第二锚区6构成；功合器由隔离电阻8、ACPS信号线9、第一共面波导传输线的信号线10、第二共面波导传输线的信号线11和第三共面波导传输线的信号线(12)构成；间接热电式微波功率传感器1由金属热偶臂13、半导体热偶臂14、欧姆接触区15、终端电阻16、直流输出块17和共面波导传输线的信号线18构成；间接热电式微波功率传感器2由金属热偶臂19、半导体热偶臂20、欧姆接触区21、终端电阻22和直流输出块23构成。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，固支梁结构耦合出部分微波信号，并且分别由固支梁结构的第一锚区和第二锚区6输出。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18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；固支梁结构的第二锚区6通过功合器的第一共面波导传输线的信号线10将耦合微波信号输向功合器的输入端，其通过功合器与功率为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功合器输出的合成信号的功率与相位差存在余弦函数关系：基于公式(1)最终可以推导出: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。本专利技术的基于固支梁的在线式微波相位检测器的制备方法为：1)准备4英寸高阻Si衬底，电阻率为4000Ω·cm，厚度为400mm；2)热生长一层厚度为1.2mm的SiO2层；3)化学气相淀积(CVD)生长一层多晶硅，厚度为0.4mm；4)光刻并隔离外延的N+高阻硅，形成热电堆的半导体热偶臂的图形和欧姆接触区；5)反刻N+高阻硅，形成其掺杂浓度为1017cm-3的热电堆的半导体热偶臂；6)光刻：去除将要保留金锗镍/金地方的光刻胶；7)剥离，形成热电堆的金属热偶臂；8)光刻：去除将要保留氮化钽地方的光刻胶；9)溅射氮化钽，其厚度为1μm；10)剥离；11)涂覆一层光刻胶，光刻去除共面波导传输线、ACPS信号线、热电堆金属互连线以及输出电极处的光刻胶；12)电子束蒸发(EBE)形成第一层金(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于固支梁的在线式微波相位检测器，其特征是在高阻硅衬底上(1)制作SiO

【技术特征摘要】
1.一种基于固支梁的在线式微波相位检测器，其特征是在高阻硅衬底上(1)制作SiO2层(24)，在SiO2层(24)上设有共面波导传输线、固支梁结构、功合器以及间接热电式微波功率传感器和1和间接热电式微波功率传感器和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，所述的固支梁结构由固支梁(4)、第一锚区(5)和第二锚区(6)构成，固支梁结构位于共面波导传输线的信号线(2)上方，固支梁结构的上侧的第一锚区(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(18)连接间接热电式微波功率传感器1，固支梁结构的下侧的第二锚区(6)通过功合器的第一共面波导传输线的信号线(10)连接功合器的一个输入端，功合器的另一个输入端通过功合器的第二共面波导传输线的信号线(11)连接到参考信号输入端口，功合器的输出端通过功...

【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