本发明专利技术公开了基于MEMS间接式微波功率传感器的锁相混频器，包括衬底(1)、设置在衬底(1)上的功合器和MEMS间接式微波功率传感器、以及外接的压控振荡器、混频器和中频放大器电路，在衬底(1)上定义一条对称轴线；所述功合器形成沿对称轴线对称的结构，包括地线(2)、共面波导传输线(3)、两段不对称共面带线(4)、隔离电阻(5)、两组固支梁(12)和锚区(13)；所述MEMS间接式微波功率传感器包括两组终端电阻(6)、金属热偶臂(7)、半导体热偶臂(8)、金属连接线(9)和两个直流输出块(10)。本发明专利技术具有结构新颖，电路尺寸小的优点，而且具有较高的精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提出了基于MEMS间接式微波功率传感器的锁相混频器及制备方法，属于微电子机械系统(MEMS)的
技术介绍
锁相混频器(phaselockedmixer)是完成混频功能的锁相环。在锁相环的反馈通路中插入混频器和中频放大器可以构成锁相混频器。锁相混频器可以实现输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其他组合，并能使输出信号的频率能跟随输入信号的频率变化而变化。锁相混频器在频率合成和锁相接收机中得到广泛应用。当前大多数锁相混频器具有精度很高的优点，但是也有着电路结构复杂、尺寸较大的缺点。随着微电子技术的突飞猛进，新材料、新技术、新工艺不断涌现，促使对无线通信系统和雷达系统等电子设备的要求不断提高：简单的结构，较小的体积以及精度较高的锁相混频器电路成为一种趋势。当前，MEMS技术得到了快速发展，MEMS间接式微波功率传感器的研究日趋成熟，使基于MEMS间接式微波功率传感器的锁相混频器及制备方法成为可能。
技术实现思路
为解决目前锁相混频器存在的不足，本专利技术提出基于MEMS间接式微波功率传感器的锁相混频器，该锁相混频器结构简单、体积更小、精度更高。为达上述目的，本专利技术采用如下技术方案：基于MEMS间接式微波功率传感器的锁相混频器，包括衬底、设置在衬底上的功合器和MEMS间接式微波功率传感器、以及外接的压控振荡器、混频器和中频放大器电路，在衬底上定义一条对称轴线；功合器形成沿对称轴线对称的结构，包括地线、共面波导传输线、两段不对称共面带线、隔离电阻、两组固支梁和锚区；MEMS间接式微波功率传感器包括两组终端电阻、金属热偶臂、半导体热偶臂、金属连接线和两个直流输出块。所述地线形成沿对称轴线对称的结构，包括对称位于对称轴线两侧且不相接触的两段侧边地线、对称位于对称轴线上的一段公共地线。所述共面波导传输线形成沿对称轴线对称的结构，包括位于对称轴线两侧且不相连接的两段输入共面波导传输线、对称位于对称轴线上的一段输出共面波导传输线；所述两段输入共面波导传输线分别与两段不对称共面带线输入端相连接；所述两段不对称共面带线输入端通过隔离电阻隔离，所述两段不对称共面带线输出端相连接后接入输出共面波导传输线；所述两段不对称共面带线和隔离电阻形成沿对称轴线对称的结构；所述两段输入共面波导传输线分别作为参考信号输入端口和反馈信号输入端口，所述输出共面波导传输线作为信号输出端口。所述两组固支梁分别设置在对称轴线的两侧且相对对称轴线对称，所述固支梁跨接在位于同一侧的输入共面波导传输部分的上方，两端分别通过锚区固定在位于同一侧的地线侧边地线和公共地线上。所述输出共面波导传输线分别与两段侧边地线通过一组终端电阻相连接，所述两组终端电阻分别对应设置有一组热电偶；所述两组热电偶的一端通过金属连接线串联连接，另一端分别通过金属连接线与直流输出块相连接；其中一个直流输出块与压控振荡器输入端相连接，另一个直流输出块接地；所述热电偶由金属热偶臂和半导体热偶臂组成。所述压控振荡器的输出端与混频器的一个输入端相连，所述混频器的另一个输入端作为混频信号的输入端，所述混频器的输出端接中频放大器的输入端，所述中频放大器的输出端与反馈信号输入端口相连。功合器固支梁与下方的共面波导传输线构成补偿电容，该补偿电容的设计可以实现电路阻抗匹配的同时缩小功分器的尺寸，使整个锁相混频器的集成度更高。混频信号加在混频器的一个输入端，压控振荡器的输出信号反馈到混频器的另一个输入端，使得混频器的输出为差频或和频信号，混频器的输出端经中频放大器加在功合器的一个输入端，参考信号加在功合器的另一个输入端，经MEMS间接式微波功率传感器检测，得到与参考信号和压控振荡器输出信号的相位差成比例的电压，该电压加到压控振荡器的输入端，使压控振荡器的输出信号频率随着所输入的电压的变化而变化，若环路设计得当，在环路锁定时，压控振荡器输出信号的频率等于参考信号和混频信号的差频或和频。更进一步的，所述共面波导传输线(3)和固支梁(12)之间设有氮化硅介质层(11)，所述氮化硅介质层(11)覆盖在共面波导传输线(3)上，使功合器固支梁与下方的共面波导传输线构成补偿电容。本专利技术还提出基于MEMS间接式微波功率传感器的锁相混频器的制备方法，包含如下步骤：(1)制作砷化镓衬底：选用外延的半绝缘砷化镓衬底，其中外延N+砷化镓的掺杂浓度为1018cm-3，其方块电阻值为100～130Ω/□；(2)光刻并隔离外延的N+砷化镓，形成热电堆的半导体热偶臂的图形和欧姆接触区；(3)反刻N+砷化镓，形成其掺杂浓度为1017cm-3的热电堆的半导体热偶臂；(4)光刻：去除将要保留金锗镍/金地方的光刻胶；(5)溅射金锗镍/金，其厚度共为(6)剥离，形成热电堆的金属热偶臂；(7)光刻：去除将要保留氮化钽地方的光刻胶；(8)溅射氮化钽，其厚度为1μm；(9)剥离；(10)光刻：去除将要保留第一层金的地方的光刻胶；(11)蒸发第一层金，其厚度为0.3μm；(12)剥离，形成共面波导传输线(CPW)、不对称共面带线(ACPS)、地线、MEMS固支梁的锚区、直流输出块和金属连接线；(13)反刻氮化钽，形成终端电阻，其方块电阻为25Ω/□；(14)淀积氮化硅：用等离子体增强型化学气相淀积法工艺生长厚的氮化硅介质层；(15)光刻并刻蚀氮化硅介质层：保留在MEMS固支梁下方共面波导传输线(CPW)上的氮化硅；(16)淀积并光刻聚酰亚胺牺牲层：在砷化镓衬底上涂覆1.6μm厚的聚酰亚胺牺牲层，要求填满凹坑，聚酰亚胺牺牲层的厚度决定了MEMS固支梁与其下方在主线共面波导传输线(CPW)上氮化硅介质层之间的距离；光刻聚酰亚胺牺牲层，仅保留固支梁下方的牺牲层；(17)蒸发钛/金/钛，其厚度为500/1500/蒸发用于电镀的底金；(18)光刻：去除要电镀地方的光刻胶；(19)电镀金，其厚度为2μm；(20)去除光刻胶：去除不需要电镀地方的光刻胶；(21)反刻钛/金/钛，腐蚀底金，形成共面波导传输线(CPW)、不对称共面带线(ACPS)、地线、MEMS固支梁、直流输出块和金属连接线；(22)将该砷化镓衬底背面减薄至100μm；(23)释放聚酰亚胺牺牲层：显影液浸泡，去除MEMS固支梁下的聚酰亚胺牺牲层，去离子水稍稍浸泡，无水乙醇脱水，常温下挥发，晾干；(24)外接压控振荡器、混频器和中频放大器。有益效果：(1)本专利技术的锁本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于MEMS间接式微波功率传感器的锁相混频器，其特征在于：包括衬底(1)、设置在衬底(1)上的功合器和MEMS间接式微波功率传感器、以及外接的压控振荡器、混频器和中频放大器电路，在衬底(1)上定义一条对称轴线；所述功合器形成沿对称轴线对称的结构，包括地线(2)、共面波导传输线(3)、两段不对称共面带线(4)、隔离电阻(5)、两组固支梁(12)和锚区(13)；所述MEMS间接式微波功率传感器包括两组终端电阻(6)、金属热偶臂(7)、半导体热偶臂(8)、金属连接线(9)和两个直流输出块(10)。
【技术特征摘要】
1.基于MEMS间接式微波功率传感器的锁相混频器，其特征在于：包括衬底(1)、设
置在衬底(1)上的功合器和MEMS间接式微波功率传感器、以及外接的压控振荡器、混频
器和中频放大器电路，在衬底(1)上定义一条对称轴线；所述功合器形成沿对称轴线对称
的结构，包括地线(2)、共面波导传输线(3)、两段不对称共面带线(4)、隔离电阻(5)、
两组固支梁(12)和锚区(13)；所述MEMS间接式微波功率传感器包括两组终端电阻(6)、
金属热偶臂(7)、半导体热偶臂(8)、金属连接线(9)和两个直流输出块(10)。
2.根据权利要求1所述的基于MEMS间接式微波功率传感器的锁相混频器，其特征
在于：所述地线(2)形成沿对称轴线对称的结构，包括对称位于对称轴线两侧且不相接触
的两段侧边地线、对称位于对称轴线上的一段公共地线。
3.根据权利要求1所述的基于MEMS间接式微波功率传感器的锁相混频器，其特征
在于：所述共面波导传输线(3)形成沿对称轴线对称的结构，包括位于对称轴线两侧且不
相连接的两段输入共面波导传输线、对称位于对称轴线上的一段输出共面波导传输线；
所述两段输入共面波导传输线分别与两段不对称共面带线(4)输入端相连接；所述两段不
对称共面带线(4)输入端通过隔离电阻(5)隔离，所述两段不对称共面带线(4)输出端相连
接后接入输出共面波导传输线；所述两段不对称共面带线(4)和隔离电阻(5)形成沿对称
轴线对称的结构；所述两段输入共面波导传输线分别作为参考信号输入端口和反馈信号
输入端口，所述输出共面波导传输线作为信号输出端口。
4.根据权利要求1所述的基于MEMS间接式微波功率传感器的锁相混频器，其特征
在于：所述两组固支梁(12)分别设置在对称轴线的两侧且相对对称轴线对称，所述固支
梁(12)跨接在位于同一侧的输入共面波导传输部分的上方，两端分别通过锚区(13)固定
在位于同一侧的地线(2)侧边地线和公共地线上。
5.根据权利要求1所述的基于MEMS间接式微波功率传感器的锁相混频器，其特征在
于：所述输出共面波导传输线(3)分别与两段侧边地线通过一组终端电阻(6)相连接，
所述两组终端电阻(6)分别对应设置有一组热电偶；所述两组热电偶的一端通过金属连接
\t线(9)串联连接，另一端分别通过金属连接线(9)与直流输出块(10)相连接；其中一个直
流输出块(10)与压控振荡器的输入端相连接，另一个直流输出块(10)接地；所述热电偶
由金属热偶臂(7)和半导体热偶臂(8)组成。
6.根据权利要求1所述的基于MEMS间接式微波功率传感器的锁相混频器，其特征在
于：所述压控振荡器的输出端与混...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨国，
申请(专利权)人：滁州学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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