自适应雷达中比相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统技术方案

本发明专利技术的自适应雷达中比相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统，主要由六端口悬臂梁耦合器，微波频率检测模块，微波相位检测模块以及微波功率检测和解调模块四部分组成；自适应雷达由天线、收发转换电路、MEMS微波检测和解调单片集成系统、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。该结构能够完成对微波信号的功率、频率、相位三种检测模块进行集成，以及对同一时刻的微波信号的功率、频率和相位同时同步检测，和对已调制信号的解调，实现了自适应雷达中比相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统。

Direct MEMS microwave detection and demodulation system for phase comparison cantilever beam in Adaptive Radar

The phase comparison cantilever beam direct MEMS microwave detection and demodulation system in the adaptive radar of the invention is mainly composed of a six-port cantilever beam coupler, a microwave frequency detection module, a microwave phase detection module and a microwave power detection and demodulation module; the adaptive radar is composed of an antenna, a transceiver circuit, a microwave detection and demodulation module of the MEMS. Demodulation monolithic integrated system, signal memory, signal analyzer, microwave signal reconstruction, microwave signal modulator and microwave signal power amplifier constitute. The structure can integrate the power, frequency and phase of the microwave signal, simultaneously detect the power, frequency and phase of the microwave signal at the same time, and demodulate the modulated signal. The phase comparison cantilever direct MEMS microwave detection and demodulation system in adaptive radar is realized.

【技术实现步骤摘要】
自适应雷达中比相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统
本专利技术提出了自适应雷达中比相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统，属于MEMS电子机械系统的

技术介绍
现代自适应雷达主要包括两个系统方向：自适应雷达侦察和高逼真欺骗，其中自适应雷达侦察是指由雷达信号检测、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，而高逼真欺骗是指对敌方信号进行精确复制与转发，使欺骗信号能够和敌方雷达信号匹配后同时进入敌方雷达信号接收电路以达到欺骗信号目标的目的。但是目前对微波信号的检测都是利用一些大型器件进行测量，存在着体积大、功耗高、频带窄，以及集成度低着一系列问题，而我们的重点在于微波信号的功率、相位和频率等参数的测量，此外，对微波已调制信号的解调也是重点之一。在GHz频段，信号波长与电路中各种元器件尺寸较为接近，电压、电流可以转而用波的形式表述，信号的相位延迟使得电路中不同位置处的电压、电流在同一时刻的振幅各不相同，因此微波信号的相位也就成了一个重要的测量参数。热导率低于传统体材料，提高了热点转换效率，减少能源的浪费。从自适应雷达角度来说，如果能实现对微波信号的功率、相位和频率的集成以及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，还能进行对输入的已调制信号的解调，将会意义重大，因此本专利技术提出了基于硅工艺的自适应雷达中比相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统。
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相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统，应用六端口悬臂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，从而实现了一个芯片同时对微波信号的功率、频率、相位三种微波参量的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相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统，主要由六端口悬臂梁耦合器，微波频率检测模块，微波相位检测模块以及微波功率检测和解调模块组成；六端口悬臂梁耦合器的第一端口到第三端口、第五端口以及第一端口到第四端口、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直接加热式微波功率检测器，同步地进行微波功率检测和已调制信号的解调；由第三端口和第四端口输出到微波频率检测模块的第三Wilkinson功率合成器的两个输入端口，第三Wilkinson功率合成器的输出端连接第二直接加热式微波功率传感器，进行微波频率的检测；由第五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三直接加热式微波功率检测器和第四直接加热式微波功率检测器，进行微波相位检测；由以上结构，实现了同时对微波信号进行功率、频率、相位的同时同步检测，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，本专利技术面向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MEMS微波检测和解调单片集成系统、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。六端口悬臂梁耦合器由共面波导，介质层，空气层和两块对称横跨在其上方悬臂梁构成；共面波导制作在SiO2层上，悬臂梁的下方即CPW的上方沉积介质层，并与空气层、悬臂梁共同构成耦合电容结构，两个悬臂梁之间的共面波导长度为λ/4。有益效果：1)本专利技术的自适应雷达中比相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统中，对微波信号的功率、频率、相位三种检测模块进行了集成，完成了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，和对已调制信号的解调，降低了功耗和成本；2)本专利技术的自适应雷达中比相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统中，应用直接加热式微波功率传感器的非线性特性和低通滤波特性对已调制信号进行解调，避免了使用乘法器和振荡器所带来的对体积和复杂程度的影响；3)本专利技术的自适应雷达中比相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统通过比相法测量频率，提高了输出电压抗噪声和干扰的能力，精确度得到有效提升；4)本专利技术的自适应雷达中比相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统中的直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。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相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统的原理框图，图3为六端口悬臂梁耦合器的俯视图，图4为图3六端口悬臂梁耦合器的AA’方向剖面图，图5为Wilkinson功率分配/合成器的俯视图，图6为直接加热式微波功率传感器的俯视图，图7为图6直接加热式微波功率传感器的AA’方向剖面图。图中包括：六端口悬臂梁耦合器1，微波频率检测模块2，微波功率检测和解调模块3，微波相位检测模块4，第一端口1-1，第二端口1-2，第三端口1-3，第五端口1-5，第四端口1-4，第六端口1-6，第七一端口2-1，第八端口2-2，第九端口2-3，第一直接加热式微波功率传感器5-1，第二直接加热式微波功率传感器5-2，第三直接加热式微波功率传感器5-3，第四直接加热式微波功率传感器5-4，第五直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，介质层9,悬臂梁10，空气层11，SiO2层12，共面波导13，锚区14，隔离电阻15，空气桥16，非对称共面带线17，终端电阻18，半导体臂19，传输线地线20，输出电极21，热端22，冷端23，衬底薄膜结构24，MIM电容25，MEMS微波检测和解调单片集成系统26，信号存储器27，信号分析器28，微波信号重构29，微波信号调制器30，微波信号功率放大器31，自适应雷达接收系统32，自适应雷达发射系统31，天线34，收发转换电路35。具体实施方式本专利技术面向的自适应雷达由天线34、收发转换电路35、自适应雷达接收系统32和自适应雷达发射系统33组成，自适应雷达接收系统32由MEMS微波检测和解调单片集成系统26、信号存储器27和信号分析器28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33由微波信号重构29、微波信号调制器30和微波信号功率放大器31构成，实现对未知雷达信号的调制和转发。本专利技术的自适应雷达中比相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统由六端口悬臂梁耦合器1，微波频率检测模块2，微波功率检测和解调模块3，微波相位检测模块4级联构成；六端口悬臂梁耦合器1由共面波导13，介质层9，空气层11和悬臂梁10构成；共面波导13制作在SiO2层12上，悬臂梁10的锚区14制作在共面波导13上，悬臂梁10的下方沉积有介质层9，并与空气层11、悬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应雷达中比相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统，其特征在于该检测解调系统包括六端口悬臂梁耦合器(1)，微波频率检测模块(2)，微波功率检测和解调模块(3)，微波相位检测模块(4)；其中六端口悬臂梁耦合器(1)的第一端口(1‑1)到第三端口(1‑3)和第五端口(1‑5)的耦合度相同，到第四端口(1‑4)、第六端口(1‑6)的功率耦合度也相同；待测信号经第一端口(1‑1)输入，由第二端口(1‑2)输出到第一直接加热式微波功率检测器(5‑1)，进行微波功率检测；以及应用第一直接加热式微波功率检测器(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；第三端口(1‑3)和第四端口(1‑4)分别输出到微波频率检测模块(2)的第三Wilkinson功率合成器(6‑3)的两个输入端口，第三Wilkinson功率合成器(6‑3)的输出端连接第二直接加热式微波功率传感器(5‑2)，进行微波频率检测；由第五端口(1‑5)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)的输出端连接到第三直接加热式微波功率检测器(5‑3)和第四直接加热式微波功率检测器(5‑4)，进行微波相位检测；该结构对微波信号的功率、频率、相位三种检测模块进行了集成，完成了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，和对已调制信号的解调；Si衬底(8)，SiO2层(12)，共面波导(13)，终端电阻(18)，传输线地线(20)，半导体臂(19)，输出电极(21)构成直接加热式微波功传感器；微波功率通过CPW即共面波导(13)输入到终端电阻(18)转换为热能；通过测量输出电极(21)的热电势可知输入微波功率大小。...

【技术特征摘要】
1.一种自适应雷达中比相法悬臂梁直接MEMS微波检测解调系统，其特征在于该检测解调系统包括六端口悬臂梁耦合器(1)，微波频率检测模块(2)，微波功率检测和解调模块(3)，微波相位检测模块(4)；其中六端口悬臂梁耦合器(1)的第一端口(1-1)到第三端口(1-3)和第五端口(1-5)的耦合度相同，到第四端口(1-4)、第六端口(1-6)的功率耦合度也相同；待测信号经第一端口(1-1)输入，由第二端口(1-2)输出到第一直接加热式微波功率检测器(5-1)，进行微波功率检测；以及应用第一直接加热式微波功率检测器(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；第三端口(1-3)和第四端口(1-4)分别输出到微波频率检测模块(2)的第三Wilkinson功率合成器(6-3)的两个输入端口，第三Wilkinson功率合成器(6-3)的输出端连接第二直接加热式微波功率传感器(5-2)，进行微波频率检测；由第五端口(1-5)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)的输出端连接到第三直接加热式微波功率检测器(5-3)和第四直接加热式微波功率检测器(5-4)，进行微波相位检测；该结构对微...

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