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基于缝隙结构的在线式微波相位检测器制造技术

技术编号:15636739 阅读:107 留言:0更新日期:2017-06-14 20:37
本发明专利技术的基于缝隙结构的在线式微波相位检测器,检测器是一个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、功合器以及两个间接热电式微波功率传感器所构成。在微波信号传输的共面波导传输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。下侧的缝隙结构连接着功合器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】
基于缝隙结构的在线式微波相位检测器
本专利技术提出了基于缝隙结构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
中,相位是表征微波信号的三大参数之一(频率、相位和幅度)。微波相位检测器广泛应用于个人通信、军事国防和科学研究等方面。当前广泛采用的微波相位检测技术按原理可划分为:二极管结构、吉尔伯特乘法器结构和矢量合成法。它们的优点是精度高,宽频带,但是无法实现在线式检测,并且结构相对复杂,体积相对较大。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基于缝隙结构的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基于缝隙结构的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:本专利技术的基于缝隙结构的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、功合器以及两个间接热电式微波功率传感器所构成的。共面波导传输线由共面波导传输线的信号线和地线构成,共面波导传输线的信号线上侧的缝隙结构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连接间接热电式微波功率传感器1,共面波导传输线的信号线下侧的缝隙结构通过功合器的共面波导传输线的信号线连接功合器的输入端,功合器的输出端连接间接热电式微波功率传感器2。将待测微波信号从待测微波信号输入端口输入,当待测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两侧对称的缝隙结构能够耦合出一小部分信号,这部分被耦合出的信号与该信号相位相同。上侧缝隙结构通过共面波导传输线的信号线将耦合信号传输到间接热电式微波功率传感器1上,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,下侧的缝隙结构耦合出的信号功率也是P1。由功合器将功率为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。有益效果:本专利技术是基于缝隙结构的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为本专利技术的基于缝隙结构的在线式微波相位检测器俯视图;图2为图1基于缝隙结构的在线式微波相位检测器的A-A’剖面图;图3为图1基于缝隙结构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和地线3,缝隙结构4,缝隙结构5,功合器的ACPS信号线6、隔离电阻7、第一共面波导传输线的信号线8、第二共面波导传输线的信号线9和第三共面波导传输线的信号线10,间接热电式微波功率传感器1的金属热偶臂11、半导体热偶臂12、欧姆接触区13、终端电阻14、直流输出块15和共面波导传输线的信号线16,间接热电式微波功率传感器2的金属热偶臂17、半导体热偶臂18、欧姆接触区19、终端电阻20和直流输出块21,SiO2层22。在高阻硅衬底1上制备一层SiO2层22,在SiO2层22上设有共面波导传输线、缝隙结构4、缝隙结构5、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缝隙结构的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、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所构成的,如附图1所示。采用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耦合共面波导传输线上的微波信号,采用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功合器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缝隙结构4和缝隙结构5,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16传输向间接热电式微波功率传感器1,下侧的缝隙结构5由功合器的第一共面波导传输线的信号线8连接着功合器的一个输入端,另一个输入端通过第二共面波导传输线的信号线9连接至参考信号输入端口,功合器的输出端通过第三共面波导传输线的信号线10连接至间接热电式微波功率传感器2。功合器由地线3、ACPS信号线6、隔离电阻7、第一共面波导传输线的信号线8、第二共面波导传输线的信号线9和第三共面波导传输线的信号线10构成。间接热电式微波功率传感器1由共面波导传输线的信号线16、两个终端电阻14、热电堆1以及直流输出块15所构成,热电堆是由金属热偶臂11和半导体热偶臂12通过欧姆接触区13级联组成。间接热电式微波功率传感器2由共面波导传输线、两个终端电阻20、热电堆以及直流输出块21所构成,热电堆2是由金属热偶臂17和半导体热偶臂18通过欧姆接触区19级联组成。本专利技术提供了一种基于缝隙结构的在线式微波相位检测器,待测微波信号从待测微波信号输入端口输入,待测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。上侧缝隙结构4将耦合出的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16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。由功合器将从参考信号输入端口输入的功率为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5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。本专利技术的基于缝隙结构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+高阻硅本文档来自技高网...
基于缝隙结构的在线式微波相位检测器

【技术保护点】
一种基于缝隙结构的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】
1.一种基于缝隙结构的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(22),在SiO2层(22)上设有共面波导传输线、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)、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,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(16)连接至间接热电式微波功率传感器1,缝隙结构(5)通过功合器的第一共面波导传输线的信号线(8)连接至功合器的输入端,功合器的另一个输入端通过第二共面波导传输线的信号线(9)连接至参考信号输入端口,功合器的输出端通过功合器的第三共面波导传输线的信号线(10)连接间接热电式微波功率传感器2。2.根据权利要求1所述的基于缝隙结构的在线式微波相位检测器,其特征是采用间接热电式微波功率传感器检测微波信号功率,所述的间接热电...

【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

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