缝隙T形结在线式微波相位检测器制造技术

本发明专利技术的缝隙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、缝隙结构1和缝隙结构2、T形结以及的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所构成。在微波信号传输的共面波导传输线的信号线两侧对称设置有两个缝隙结构，上侧的缝隙结构连接着间接热电式微波功率传感器，主要用于检测耦合出的信号的功率大小。由于上下耦合结构对称，所以耦合出的信号功率大小、相位等完全相等。下侧的缝隙结构连接着T形结以及间接热电式微波相位检测器，通过矢量合成法实现信号的相位检测。本发明专利技术的创新之处在于利用缝隙结构实现了微波信号相位的在线式检测，并且由于耦合出的信号相比于待测信号而言小得多，因此对该微波信号影响不大。

【技术实现步骤摘要】
缝隙T形结在线式微波相位检测器
本专利技术提出了缝隙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
微波信号相位测量在微波测量中占有十分重要的地位。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。为了解决上述微波相位检测器的问题，本专利技术在高阻硅衬底上设计了缝隙T形结在线式微波相位检测器。它利用了缝隙结构来实现相位检测，结构简单，便于实现，同时提高了系统的集成度，能够实现在线式检测，效率较高。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提出一种缝隙T形结在线式微波相位检测器，本专利技术采用了缝隙结构耦合微波信号，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，在微波信号合成方面采用T形结，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：本专利技术的缝隙T形结在线式微波相位检测器是由共面波导传输线、两个关于共面波导传输线的信号线对称的缝隙结构、T形结以及两个间接热电式微波功率传感器所构成的，如附图1所示。微波的相位检测采用的是矢量合成法，将参考信号和待测信号采用T形结矢量合成后由余弦函数式计算出微波信号的相位。两个缝隙结构位于共面波导传输线的信号线两侧并关于其对称，其作用是耦合共面波导传输线的信号线上传输的微波信号，用于在线检测微波相位。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、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对微波信号的功率大小进行检测。有益效果：本专利技术是缝隙T形结在线式微波相位检测器，微波相位检测器采用了缝隙结构，这种结构能将小部分的微波信号耦合出来，并利用这部分耦合信号来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传输线上传播并进行后续信号处理。附图说明图1为本专利技术的缝隙T形结在线式微波相位检测器俯视图；图2为图1缝隙T形结在线式微波相位检测器的A-A’剖面图；图3为图1缝隙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，缝隙结构4，缝隙结构5，T形结的第一空气桥6、第二空气桥7、第三空气桥8、第一共面波导传输线的信号线9、第二共面波导传输线的信号线10、第三共面波导传输线的信号线11，间接热电式微波功率传感器1的金属热偶臂12、半导体热偶臂13、欧姆接触区14、终端电阻15、直流输出块16、共面波导传输线的信号线17，间接热电式微波功率传感器2的金属热偶臂18、半导体热偶臂19、欧姆接触区20、终端电阻21、直流输出块22，SiO2层23。在高阻硅衬底1上制备一层SiO2层23，在SiO2层11上设有共面波导传输线、缝隙结构4和缝隙结构5、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缝隙T形结在线式微波相位检测器是由共面波导传输线、两个关于共面波导传输线的信号线2对称的缝隙结构4和缝隙结构5、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所构成的，如附图1所示。采用缝隙结构耦合共面波导传输线上的微波信号，采用T形结进行功率合成，采用间接热电式微波功率传感器检测微波信号的功率，采用矢量合成法进行微波信号的相位检测，将参考信号和该信号采用T形结合成后由余弦函数式计算出微波信号的相位。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，在共面波导传输线的信号线2两侧对称分别设有一个缝隙结构4和缝隙结构5，共面波导传输线的信号线2上侧的缝隙结构4耦合的微波信号由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17传输向间接热电式微波功率传感器1，由于缝隙结构4和缝隙结构5关于共面波导传输线的信号线2对称，故其耦合的信号大小相位等完全相同。下侧的缝隙结构5耦合的微波信号由T形结的第一共面波导传输线的信号线9连接T形结的一个输入端，T形结的另一个输入端通过T形结的第二共面波导传输线的信号线10连接参考信号输入端口，T型结的输入端口通过T形结的第三共面波导传输线的信号线11连接间接热电式微波功率传感器2。T形结由第一空气桥6、第二空气桥7、第三空气桥8、第一共面波导传输线的信号线9、第二共面波导传输线的信号线10、第三共面波导传输线的信号线11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6、第二空气桥7、第三空气桥8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12、半导体热偶臂13、欧姆接触区14、终端电阻15、直流输出块16以及共面波导传输线的信号线17；所述的间接热电式微波功率传感器2包括金属热偶臂18、半导体热偶臂19、欧姆接触区20、终端电阻21以及直流输出块22。本专利技术提供了一种缝隙T形结在线式微波相位检测器，当微波信号在共面波导传输线上传输时，共面波导传输线的信号线2两侧对称的缝隙结构4和缝隙结构5能够耦合出小部分信号，这部分被耦合出的信号拥有与该信号相同的相位。共面波导传输线的信号线2上侧的缝隙结构4将耦合出的微波信号由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17传输向间接热电式微波功率传感器1，基于塞贝克效应以直流输出电压V1的形式输出检测结果，可推算出该耦合信号的功率P1。由对称性可知，下侧的缝隙结构5耦合出的信号功率也是P1。由T形结将功率为P2、对应直流输入电压为V2的参考信号和功率为P1、对应直流输出电压为V1的下侧缝隙结构耦合出的信号进行功率矢量合成，合成后的信号利用间接热电式微波功率传感器2检测得到直流输出电压V3，可推算出该合成功率为P3。它们之间满足关于的余弦函数式：其中是待测信号和参考信号的相位差。基于公式(1)最终可以推导出:同时，由于缝隙结构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。本专利技术的缝隙T形结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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缝隙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SiO

【技术特征摘要】
1.一种缝隙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(23)，在SiO2层(23)上设有共面波导传输线、缝隙结构(4)和缝隙结构(5)、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(4)和缝隙结构(5)位于共面波导传输线的信号线(2)两侧并关于其对称，共面波导传输线的信号线(2)上侧的缝隙结构(4)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(17)连接间接热电式微波功率传感器1，下侧的缝隙结构(5)通过T形结的第一共面波导传输线的信号线(9)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(10)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(11)连接间接热电式微波功率传感器2。2.根据权利要求1所述的缝隙T形结在线式微...

【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