自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统技术方案

本发明专利技术的自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统，主要由六端口固支梁耦合器，微波相位检测模块，微波频率和功率检测模块以及解调模块组成；自适应雷达由天线、收发转换电路、比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统、信号存储器、信号分析器、微波信号重构、微波信号调制器和微波信号功率放大器构成；间接加热式微波功率传感器采用多晶硅纳米线簇构成热电偶的半导体臂，多晶硅纳米线的热导率远低于传统体材料，具有热电转化效率高的优点，可以大大提高微波检测系统的灵敏度；由以上结构，实现了将微波信号的功率、频率、相位三种检测模块集成到一起，对同一时刻的微波信号的功率、频率和相位同时同步检测以及对已调制信号的解调。

A single chip system with ratio method for fixed beam micro nano microwave detection and demodulation in Adaptive Radar

The microwave detection and demodulation monolithic system of the ratio method fixed beam in the Adaptive Radar consists of a six-port fixed beam coupler, a microwave phase detection module, a microwave frequency and power detection module and a demodulation module; the Adaptive Radar consists of an antenna, a transceiver conversion circuit, and a ratio method fixed beam microwave detection module. Demodulation monolithic system, signal memory, signal analyzer, microwave signal reconstruction, microwave signal modulator and microwave signal power amplifier constitute; indirect heating microwave power sensor using polycrystalline silicon nanowire cluster to form a thermocouple semiconductor arm, polycrystalline silicon nanowire thermal conductivity is far lower than the traditional bulk material, with The high efficiency of thermoelectric conversion can greatly improve the sensitivity of the microwave detection system; by the above structure, the power, frequency and phase detection modules of the microwave signal are integrated together to simultaneously detect the power, frequency and phase of the microwave signal at the same time and demodulate the modulated signal.

【技术实现步骤摘要】
自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统
本专利技术提出了自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统，属于微电子机械系统的

技术介绍
现有雷达的电子对抗系统一旦敌方雷达信号不够明显或者是未知信号，就无法快速准确的识别敌方雷达系统，使对抗效果就会严重下降。新型的先进的自适应雷达的电子对抗包括了自适应雷达侦察和高逼真欺骗这两个关键系统，自适应雷达侦察是能够根据未知雷达信号的结构特征、分析雷达系统的工作状态和工作性能，选择对抗效果最好和针对性最强的对抗样式，然后根据雷达对抗效果检测分析的结果，自适应地调整对抗样式和参数，以达到最佳的对抗效果，即：由雷达信号检测、雷达特性分析、对抗样式选择、对抗效果分析和对抗样式调整等环节构成一个闭环系统；高逼真欺骗是指对敌方的未知雷达信号进行精确地存储、复制、已调制和转发，以使欺骗信号与敌方雷达信号的特征差异尽可能地小，欺骗信号能够和敌方雷达信号同时进入敌方雷达信号接收电路，并且进行匹配处理，形成符合雷达欺骗要求的高逼真电子假目标。由此可见，微波通讯信号检测和解调在自适应雷达装备中占有非常重要的地位。但是在现有的技术中，对微波信号的功率、频率和相位的检测都是利用计数器等规模较大的器件进行测量，导致整个系统体积大、功耗高、频带窄，以及集成度低等缺点，另外，对于较复杂一些的微波已调制信号，传统的通讯技术又要利用另一套系统进行解调，这同样会引起上述问题，同时还增加了很多成本，导致很难使用在自适应雷达。所以在自适应雷达领域，如果能在对微波信号的功率、频率和相位的集成测量的同时，还能进行对输入的已调制信号的解调是一种很有意义的研究。同时，采用纳米工艺制作的热电偶具有热电转化效率高的优点，多晶硅纳米线的热导率远低于传统体材料，可以大大提高微波检测系统的灵敏度。所以在自适应雷达领域，如果能实现对微波信号的功率、频率和相位的集成测量的同时同步测量，，以满足自适应雷达实时匹配通讯的要求，还能进行对输入的已调制信号的解调是一种很有意义的研究，因此本专利技术提出了自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统，应用六端口固支梁耦合器端口来耦合连接微波信号检测功能模块和解调模块，从而实现了将微波信号的功率、频率、相位三种检测模块集成到一起，对同一时刻的微波信号的功率、频率和相位同时同步检测以及对已调制信号的解调。技术方案：本专利技术的自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统，主要由六端口固支梁耦合器，微波频率和功率检测模块，微波相位检测模块以及解调模块组成；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，待测信号经第一端口输入，由第二端口输出到第一间接加热式微波功率检测器，进行已调制信号的解调；由第三端口和第五端口分别输出到微波频率和功率检测模块的第二间接加热式微波功率传感器和第三间接加热式微波功率传感器，进行频率和功率的同步检测；由第四端口和第六端口分别输出到微波相位检测模块的第一Wilkinson功率合成器和第二Wilkinson功率合成器的一端，并由Wilkinson功率分配器的两个输出端分别连接到第一Wilkinson功率合成器和第二Wilkinson功率合成器的另一端，而第一Wilkinson功率合成器和第二Wilkinson功率合成器的输出端连接到第四间接加热式微波功率检测器和第五间接加热式微波功率检测器，进行微波相位检测；由以上结构，实现了将微波信号的功率、频率、相位三种检测模块集成到一起，对同一时刻的微波信号的功率、频率和相位同时同步检测，以满足自适应雷达实时匹配通讯的要求，以及对已调制信号的解调；其中，六端口固支梁耦合器由共面波导，介质层，空气层和横跨在其上方固支梁构成；共面波导制作在SiO2层上，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；本专利技术的自适应雷达由收发天线、收发转换电路、自适应雷达接收系统和自适应雷达发射系统组成，自适应雷达接收系统由比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统、信号存储器和信号分析器级联构成，实现对未知雷达信号的检测和分析；自适应雷达发射系统由微波信号重构、微波信号调制器和微波信号功率放大器构成，实现对未知雷达信号的调制和转发；其中，间接加热式微波功率传感器由水平放置的热电堆和金属板构成。其中热电堆是由多对热电偶串联而成，垂直衬底表面的N型多晶硅纳米线簇和P型多晶硅纳米线簇构成了热电偶的半导体臂。因为热量皆由热电堆的热端传递到冷端，所以热电偶在传热学上并联。为了增加热电堆的稳定性，热电偶之间填充有聚甲基丙烯酸甲酯。有益效果：1)本专利技术的自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统集成了微波信号的功率、频率、相位三种检测模块，具有低功耗、低成本的优点；并且采用比值法测量频率的方式，有效地降低了输出电压受到的噪声以及干扰，大大提高了测量系统的精确性；2)本专利技术的自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统对已调制信号进行解调的方式是应用间接加热式微波功率传感器，无传统微波测量系统中使用的乘法器和振荡器，大大减小了测量系统的体积以及其复杂程度；3)本专利技术的自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统将微波信号的功率、频率、相位三种检测模块集成到一起，对同一时刻的微波信号的功率、频率和相位同时同步检测，以满足自适应雷达实时匹配通讯的要求，以及对已调制信号的解调，实现了自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测和解调的单片系统集成；4)本专利技术的自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统中的间接加热式微波功率传感器为固态能量转换器，没有可动部件，可靠性高，使用寿命长，无需维护，工作时不会产生噪音。5)本专利技术的自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统中的间接加热式微波功率传感器采用纳米工艺制作的热电偶，多晶硅纳米线的热导率远低于传统体材料，具有热电转化效率高的优点，可以大大提高微波检测系统的灵敏度。附图说明图1为自适应雷达的总体结构组成框图，图2为本专利技术的自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统的原理框图，图3为六端口固支梁耦合器的俯视图，图4为图3六端口固支梁耦合器的AA’方向剖面图，图5为Wilkinson功率分配/合成器的俯视图，图6为间接加热式微波功率传感器的俯视图，图7为图6间接加热式微波功率传感器的AA’方向剖面图，图8为图6间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，微波频率和功率检测模块2，解调模块3，微波相位检测模块4，第一间接加热式微波功率传感器5-1，第二间接加热式微波功率传感器5-2，第三间接加热式微波功率传感器5-3，第四间接加热式微波功率传感器5-4，第五间接加热式微波功率传感器5-5，第一Wilkinson功率合成器6-1，第二Wilkinson功率合成器6-2，Wilkinson功率分配器7，Si衬底8，SiO2层9，共面波导10，锚区11，介质层12，固支梁13，空气层14，空气桥15，非对称共面带线16，隔离电阻17本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统，其特征在于：该系统由六端口固支梁耦合器(1)，微波频率和功率检测模块(2)，解调模块(3)，微波相位检测模块(4)级联构成；六端口固支梁耦合器的第一端口(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；由第四端口(1‑4)和第六端口(1‑6)分别输出到微波相位检测模块(4)的第一Wilkinson功率合成器(6‑1)和第二Wilkinson功率合成器(6‑2)的一端，并由Wilkinson功率分配器(7)的两个输出端分别连接到第一Wilkinson功率合成器(6‑1)和第二Wilkinson功率合成器(6‑2)的另一端，而第一Wilkinson功率合成器(6‑1)和第二Wilkinson功率合成器(6‑2)的输出端连接到第四间接加热式微波功率检测器(5‑4)和第五间接加热式微波功率检测器(5‑5)；由第三端口(1‑3)和第五端口(1‑5)分别输出到微波频率和功率检测模块(2)的第二间接加热式微波功率传感器(5‑2)和第三间接加热式微波功率传感器(5‑3)，从而能够进行对微波频率和功率的同步检测；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模块(4)进行相位检测；应用间接加热式微波功率传感器(5‑1)的非线性特性和低通滤波特性对已调制信号进行解调；由以上结构，将微波信号的功率、频率、相位三种检测模块集成到一起，对同一时刻的微波信号的功率、频率和相位同时同步检测，以满足自适应雷达实时匹配通讯的要求，以及对已调制信号的解调，实现了自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测和解调的单片系统集成；其中，间接加热式微波功传感器由Si衬底(8)，SiO2层(9)，共面波导(10)，终端电阻(18)，P型多晶硅纳米线簇(19)，N型多晶硅纳米线簇(20)，输出电极(21)构成；微波功率通过共面波导(10)输入到终端电阻(18)并被转化成可以测量的热量；P型多晶硅纳米线簇(19)，N型多晶硅纳米线簇(20)，金属臂(26)和聚甲基丙烯酸甲酯(25)构成热电偶，其中P型多晶硅纳米线簇(19)和N型多晶硅纳米线簇(20)含有的纳米线数量为50‑200，P型多晶硅纳米线簇(19)和N型多晶硅纳米线簇(20)由深紫外光刻形成，直径为1‑100nm，高度为2‑10um；根据Seebeck效应，通过测量输出电极(21)的热电势可知输入微波功率大小。采用纳米工艺制作的热电偶，P型多晶硅纳米线簇(19)和N型多晶硅纳米线簇(20)的热导率远低于传统体材料，具有热电转化效率高的优点，可以大大提高微波检测系统的灵敏度。...

【技术特征摘要】
1.一种自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测解调单片系统，其特征在于：该系统由六端口固支梁耦合器(1)，微波频率和功率检测模块(2)，解调模块(3)，微波相位检测模块(4)级联构成；六端口固支梁耦合器的第一端口(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；由第四端口(1-4)和第六端口(1-6)分别输出到微波相位检测模块(4)的第一Wilkinson功率合成器(6-1)和第二Wilkinson功率合成器(6-2)的一端，并由Wilkinson功率分配器(7)的两个输出端分别连接到第一Wilkinson功率合成器(6-1)和第二Wilkinson功率合成器(6-2)的另一端，而第一Wilkinson功率合成器(6-1)和第二Wilkinson功率合成器(6-2)的输出端连接到第四间接加热式微波功率检测器(5-4)和第五间接加热式微波功率检测器(5-5)；由第三端口(1-3)和第五端口(1-5)分别输出到微波频率和功率检测模块(2)的第二间接加热式微波功率传感器(5-2)和第三间接加热式微波功率传感器(5-3)，从而能够进行对微波频率和功率的同步检测；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模块(4)进行相位检测；应用间接加热式微波功率传感器(5-1)的非线性特性和低通滤波特性对已调制信号进行解调；由以上结构，将微波信号的功率、频率、相位三种检测模块集成到一起，对同一时刻的微波信号的功率、频率和相位同时同步检测，以满足自适应雷达实时匹配通讯的要求，以及对已调制信号的解调，实现了自适应雷达中比值法固支梁微纳微波检测和解调的单片系统集成；其中，间接加热式微波功传感器由Si衬底(8)，SiO2层(9)，共面波导(10)，终端电阻(18)，P型多晶硅纳...

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