固支梁T型结间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T型结间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、微波相位检测器和间接加热式微波功传感器级联构成；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T型结间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T型结间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。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T型结间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一种固支梁T型结间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T型结间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，第一间接加热式微波功率传感器和和第二间接加热式微波功率传感器级联构成；在本专利技术中，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分别输出到第一间接加热式微波功率传感器和第二间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，由第二端口输出到下级处理电路；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T型结间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T型结间接加热在线式已知频率微波相位检测器应用间接加热式微波功率传感器检测微波信号的功率，具有较好的微波特性且无直流功耗；3)本专利技术的固支梁T型结直接式微波信号检测器采用T型结实现对微波信号的功率合成与分配，避免了传统Wilkinson功率分配器中隔离电阻的加工对微波性能的影响；4)本专利技术中的微波相位检测模块应用两个T型结功率合成器，一个T型结功率分配器和两个间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T型结间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T型结功率分配/合成器的俯视图，图5为间接加热式微波功率传感器的俯视图，图6为图5间接加热式微波功率传感器的AA’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，第一间接加热式微波功率传感器3-1，第二间接加热式微波功率传感器3-2，第三间接加热式微波功率传感器3-3，第四间接加热式微波功率传感器3-4，第一T型结功率合成器4-1，第二T型结功率合成器4-2，T型结功率分配器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，终端电阻14，P型半导体臂15，N型半导体臂16，输出电极17，热端18，冷端19，衬底薄膜结构20，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T型结间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，第一间接加热式微波功率传感器3-1和第二间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以及第一端口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分别输出到第一间接加热式微波功率传感器3-1和第二间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由第三间接加热式微波功率传感器3-3，第四间接加热式微波功率传感器3-4，第一T型结功率合成器4-1，第二T型结功率合成器4-2，T型结功率分配器5构成；第一T型结功率合成器4-1，第二T型结功率合成器4-2和T型结功率分配器5的拓扑结构相同，由共面波导8和空气桥13构成，信号从第七端口4-1输入为T型结功率分配器5，信号从第八端口4-2，第九端口4-3输入为第一T型结功率合成器4-1或第二T型结功率合成器4-2；其间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：间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14被转化成热量；P型半导体臂15和N型半导体臂16构成热电偶，热电偶靠近终端电阻14区域作为热端18，热电偶靠近输出电极17区域作为冷端19；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；热电偶的热端18背部将衬底减薄构成衬底薄膜结构20用以提高检测灵敏度。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分别输入到第一间接加热式微波功率传感器3-1和第二间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，此时通过端口4和端口6的两路微波信号相位差为90°；输入功率Pr，与待测信号频率相同f(已知频率)的参考信号，参考信号经T型结功率分配器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的两路待测信号经第一T型结功率合成器4-1和第一T型结功率合成器4-1进行功率合成；第三间接加热式微波功率传感器3-3和第四间接加热式微波功率传感器3-4对左右两路合成后的功率Pcs1，Pcs2进行检测，并通过公式(1)得出待测与参考信号之间的相位差P4，P6为端口4与端口6的耦合功率，并且P4＝P3，P6＝P5其功率大小由第三间接加热式微波功率传感器3-3和第四间接加热式微波功率传感器3-4测得。固支梁T型结间接加热在线式已知频率微波相位检测器的制备方法包括以下几个步骤：1)准备4英寸高阻Si衬底6，电阻率为4000Ω·cm，厚度为400mm；2)热生长一层厚度为1.2mm的SiO2层7；3)化学气相淀积(CVD)生长一层多晶硅，厚度为0.4mm；4)涂覆一层光刻胶并光刻，除多晶硅电阻区域以外，其他区域被光刻胶保护，并注入磷(P)离子，掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固支梁T型结间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)和微波相位检测器(2)级联构成和第一间接加热式微波功传感器(3‑1)和第二间接加热式微波功传感器(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)分别输出到第一间接加热式微波功率传感器(3‑1)和第二间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；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T型结间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)和微波相位检测器(2)级联构成和第一间接加热式微波功传感器(3-1)和第二间接加热式微波功传感器(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)分别输出到第一间接加热式微波功率传感器(3-1)和第二间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；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(...

【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