固支梁直接加热在线式已知频率微波相位检测器制造技术

本发明专利技术的固支梁直接加热在线式已知频率微波相位检测器由六端口固支梁耦合器，微波相位检测器，直接加热式微波功率传感器；六端口固支梁耦合器由共面波导，介质层，空气层和固支梁构成；共面波导制作在SiO

【技术实现步骤摘要】
固支梁直接加热在线式已知频率微波相位检测器
本专利技术提出了固支梁直接加热在线式已知频率微波相位检测器，属于微电子机械系统的

技术介绍
微波信号的相位检测在相位调制器、相移键控(PSK)、锁相环(PLL)、天线相位方向图的测试、测量各种微波器件的相位特性等等方面都有极其广泛的应用。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。本专利技术即是基于Si工艺设计一种实现在线式相位检测的固支梁直接加热在线式已知频率微波相位检测器。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供固支梁直接加热在线式已知频率微波相位检测器，应用六端口固支梁耦合器来耦合小部分信号进行相位检测，而大部分检测信号可以输入到下一级处理电路中，实现对已知频率信号的0-360°相位在线检测，且具有低功耗的益处。技术方案：本专利技术的固支梁直接加热在线式已知频率微波相位检测器由六端口固支梁耦合器、微波相位检测器、第一直接加热式微波功率传感器和第二直接加热式微波功率传感器组成；六端口固支梁耦合器的第一端口到第三端口、第四端口以及到第一端口到第五端口、第六端口的功率耦合度分别相同，待测信号经六端口固支梁耦合器的第一端口输入，由第三端口和第五端口输出到第一直接加热式微波功率传感器，由第四端口和第六端口输出到微波相位检测器中的第一Wilkinson功率合成器和第二Wilkinson功率合成器，由第二端口输出到下级处理电路；Wilkinson功率分配器的输入端接参考信号输入，Wilkinson功率分配器的输出端口分别接第一Wilkinson功率合成器和第二Wilkinson功率合成器，并由第一Wilkinson功率合成器和第二Wilkinson功率合成器分别输出到第三直接加热式微波功率传感器和第四直接加热式微波功率传感器；其中，六端口固支梁耦合器的结构以其中心线左右对称设置，由共面波导，介质层，空气层和固支梁构成；共面波导制作在SiO2层上，SiO2层制作在Si衬底上，固支梁的锚区制作在共面波导上，固支梁的下方沉积介质层，并与空气层、固支梁共同构成耦合电容结构，两个固支梁之间的共面波导长度为λ/4。有益效果：1)本专利技术的固支梁直接加热在线式已知频率微波相位检测器将微波信号的相位、频率测模块集成到一起，应用六端口固支梁耦合器来耦合小部分信号进行频率检测和相位检测，而大部分信号可以输入到下一级处理电路中，实现对已知频率信号的0-360°相位在线检测。2)本专利技术的固支梁直接加热在线式已知频率微波相位检测器采用直接加热式微波功率传感器检测微波信号的功率，具有较高的灵敏度且无直流功耗；3)本专利技术中的微波相位检测模块采用两个Wilkinson功率合成器，一个Wilkinson功率分配器和两个直接加热式微波功率传感器实现0-360°的相位检测。附图说明图1为本专利技术固支梁直接加热在线式已知频率微波相位检测器原理框图图2为六端口固支梁耦合器的俯视图图3为图2六端口固支梁耦合器的AA’方向剖面图图4为Wilkinson功率分配/合成器的俯视图图5为直接加热式微波功率传感器的俯视图图6为图5直接加热式微波功率传感器的AA’方向剖面图图7为图5直接加热式微波功率传感器的BB’方向剖面图图中包括：六端口固支梁耦合器1，微波相位检测器2，第一直接加热式微波功率传感器3-1，第二直接加热式微波功率传感器3-2，第三直接加热式微波功率传感器3-3，第四直接加热式微波功率传感器3-4，第一Wilkinson功率合成器4-1，第二Wilkinson功率合成器4-2，Wilkinson功率分配器5，Si衬底6，SiO2层7，共面波导8，锚区9，介质层10，固支梁11，空气层12，空气桥13，非对称共面带线14，隔离电阻15，隔直电容上极板16，输出电极17，半导体臂18，金属臂19，热端20，冷端21，隔直电容下极板22，衬底薄膜结构23，终端电阻24，第一端口1-1，第二端口1-2，第三端口1-3，第四端口1-4，第五端口1-5，第六端口1-6，第七端口4-1，第八端口4-2，第九端口4-3。具体实施方式本专利技术固支梁直接加热在线式已知频率微波相位检测器由六端口固支梁耦合器1、微波相位检测器2、第一直接加热式微波功率传感器3-1和第二直接加热式微波功率传感器3-2级联构成；六端口固支梁耦合器1的第一端口1-1到第三端口1-3、第四端口1-4及第一端口1-1到第五端口1-5、第六端口1-6的功率耦合度分别相同，待测信号经六端口固支梁耦合器1的第一端口1-1输入，由第三端口1-3和第五端口1-5输出到第一直接加热式微波功率传感器3-1和第二直接加热式微波功率传感器3-2，由第四端口1-4和第六端口1-6输出到微波相位检测器2，由第二端口1-2输出到下级处理电路，实现了对已知频率信号的相位检测，且检测后的信号可以用于其他处理电路。微波相位检测器2由第三直接加热式微波功率传感器3-3，第四直接加热式微波功率传感器3-4，第一Wilkinson功率合成器4-1，第二Wilkinson功率合成器4-2，Wilkinson功率分配器5构成；第一Wilkinson功率合成器4-1，第二Wilkinson功率合成器4-2，和Wilkinson功率分配器5的拓扑结构相同，由共面波导8、非对称共面带线14和空气桥13、隔离电阻15构成，信号从第七端口4-1输入时为Wilkinson功率分配器5，信号从第八端口4-2，第九端口4-3输入时为第一Wilkinson功率合成器4-1或第二Wilkinson功率合成器4-2；第一Wilkinson功率合成器4-1，第二Wilkinson功率合成器4-2由Si衬底6，SiO2层7，共面波导8，终端电阻16，P型半导体臂17，N型半导体臂18，输出电极19构成。其直接加热式微波功率传感器和微波相位的检测原理可以解释如下：直接加热式微波功率传感器：如图5所示微波功率从输入端口输入，通过共面波导8输入到终端电阻24消耗转化成热量；半导体臂18和金属臂19构成热电偶，热电偶的中间区域作为热端20，热电偶的边缘区域作为冷端21；根据Seebeck效应，通过测量输出电极17的热电势可知输入微波功率大小；隔直电容上极板16，隔直电容下极板22及介质层10构成隔直电容来防止输出电极17短路；热电偶的热端20背部将衬底减薄构成衬底薄膜结构23以提高检测灵敏度。相位检测器：如图1所示微波信号经六端口固支梁耦合器1的第三端口1-3和第五端口1-5分别输入到第一直接加热式微波功率传感器3-1和第二直接加热式微波功率传感器3-2进行耦合功率检测，微波信号经六端口固支梁耦合器1的第四端口1-4和第六端口1-6输入到微波相位检测器2进行相位检测；六端口固支梁耦合器1的两个固支梁11之间的共面波导8长度为λ/4，此时通过第四端口1-4和第六端口1-6的两路微波信号相位差为90°；输入功率已知为Pr，与待测信号频率相同f(频率已知)的参考信号，参考信号经Wilkinson功率分配器5分成两路功率和相位相同的信号与第四端口1-4和第六端口1-6的两路待测信号分别经第一Wilkinson功率合成器4-1和第二Wilkinson功率合成器4-2进行功率合成；第三直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固支梁直接加热在线式已知频率微波相位检测器，其特征在于该相位检测器由六端口固支梁耦合器(1)，微波相位检测器(2)，第一直接加热式微波功率传感器(3‑1)和第二直接加热式微波功率传感器(3‑2)级联构成；其中，六端口固支梁耦合器(1)的第一端口(1‑1)到第三端口(1‑3)、第四端口(1‑4)以及到第一端口(1‑1)到第五端口(1‑5)、第六端口(1‑6)的功率耦合度分别相同，待测信号经六端口固支梁耦合器的第一端口(1‑1)输入，由第三端口(1‑3)和第五端口(1‑5)输出到第一直接加热式微波功率传感器(3‑1)，由第四端口(1‑4)和第六端口(1‑6)输出到微波相位检测器(2)中的第一Wilkinson功率合成器(4‑1)和第二Wilkinson功率合成器(4‑2)，由第二端口(1‑2)输出到下级处理电路；Wilkinson功率分配器(5)的输入端接参考信号输入，Wilkinson功率分配器(5)的输出端口分别接第一Wilkinson功率合成器(4‑1)和第二Wilkinson功率合成器(4‑2)，并由第一Wilkinson功率合成器(4‑1)和第二Wilkinson功率合成器(4‑2)分别输出到第三直接加热式微波功率传感器(3‑3)和第四直接加热式微波功率传感器(3‑4)；其中，六端口固支梁耦合器(1)的结构以其中心线左右对称设置，由共面波导(8)，介质层(10)，空气层(12)和固支梁(11)构成；共面波导(8)制作在SiO...

【技术特征摘要】
1.一种固支梁直接加热在线式已知频率微波相位检测器，其特征在于该相位检测器由六端口固支梁耦合器(1)，微波相位检测器(2)，第一直接加热式微波功率传感器(3-1)和第二直接加热式微波功率传感器(3-2)级联构成；其中，六端口固支梁耦合器(1)的第一端口(1-1)到第三端口(1-3)、第四端口(1-4)以及到第一端口(1-1)到第五端口(1-5)、第六端口(1-6)的功率耦合度分别相同，待测信号经六端口固支梁耦合器的第一端口(1-1)输入，由第三端口(1-3)和第五端口(1-5)输出到第一直接加热式微波功率传感器(3-1)，由第四端口(1-4)和第六端口(1-6)输出到微波相位检测器(2)中的第一Wilkinson功率合成器(4-1)和第二Wilkinson功率合成器(4-2)，由第二端口(1-2)输出到下级处理电路；Wilkinson功率分配器(5)的输入端接参考信号输入，Wilkinson功率分配器(5)的输出端口分别接第一Wilkinson功率合成器(4-1)和第二Wilkinson功率合成器(4-2)，并由第一Wilkinson功率合成器(...

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