用于检测高频信号的传感器制造技术

本发明专利技术提供一种感测入射ＲＦ信号的传感器。该传感器能够感测千兆赫（ＧＨｚ）和兆兆赫（ＴＨｚ）范围内的信号。该传感器可以利用一个或者多个悬臂、干涉仪，或者，可以形成为箱型的结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及设计用来感测RF信号的装置或者系列装置，更具 体来说，涉及设计用来感测千兆赫和兆兆赫区域中的RF信号的装置 或者系列装置。
技术介绍
千兆赫(GHz)和兆兆赫(THz)区域的微波光镨被认为是其 中在没有破坏性地电离原始分子的情况下可以检测到巨大的分子共 振的区域。尤其感兴趣的是，在从医用感测传感器到生物恐怖 (bio-terrorism)警告传感器的应用中，测量大分子的分子振动的能 力。用于感测这些区域的检测机制主要取决于在极敏感的测辐射热计 中感应的热变化。这种装置通过将RF能量转换为测辐射热计元件中 的热变化来响应接收信号，其中，测辐射热计元件中的热变化又产生 应力。通过当该元件相对于感测电极运动时检测电容偏移的静态变 化，可以测量该应力。先进的测辐射热计用于天文学和利用超导材料 的热电子的其它应用，例如，当给装置提供功能的电子具有比其它的 电子更多的能量时。虽然这些系统极度灵敏，但是它们也极度昂贵， 并且需要具有重要的基础结构的设备来操作它们，这些方法为每个元 件提供窄频响应，并且需要一系列的窄响应，其中，该阵列中的每个 元件具有稍微不同的响应区域，或者，这些方法在其接收带宽内提供 大量的数据(但是，没有频率测量)。因此，需要存在这样一种传感器，该传感器能够与宽带发射 器一起工作，并且能够提供对接收信号的频率映射，从而简化光镨分 析所需的电子装置。此外，还需要这样一种装置，其设计成具有各种 灵敏度或者增益，以用于各种不同的环境和应用中。
技术实现思路
一种感测入射RF辐射的传感器，该传感器包括天线，其适用 于接收所述入射RF辐射；悬臂，其与所述天线电耦合，其中，所述 悬臂受所述接收的入射RF辐射的影响；转换器，其用于将所述悬臂 上的影响转换为表示所述接收的入射RF辐射的可测量的信号；以及 检测器，用于感测所述可测量的信号，其中，检测到的感测的可测量 的信号表示所述接收的入射RF辐射。或者，可以使用箱型结构或者 干涉仪代替悬臂。所述传感器能够感测GHz和THz区域中的RF信 号。附图说明图1示出根据本专利技术的一个方面的用于感测RF信°号的传感6]图2示出本专利技术的变型，其中，将标记加入到图1的装置上；图5示出根据本专利技术的一个方面的用于装置中的反射电极；10]图6示出利用基于法布里-珀罗的光纤的本专利技术的实施例；lll图7示出根据本专利技术的一个方面的箱型MEMS传感器；12]图8示出根据本专利技术的一个方面的另一可选的箱型MEMS传感器；13]图9示出根据本专利技术的一个方面的另一可选的箱型MEMS 传感器，其示出用于图8的传感器的接触器；14]图10示出根据本专利技术的一个方面的另一可选的箱型MEMS 传感器，其示出用于图8的传感器的偏置锚(offset anchor);图14示出才艮据本专利技术的一个方面的RFMEMS阵列传感器；19图15示出根据本专利技术的一个方面的用于图14的RF天线像 素阵列的平面图；以及20图16示出根据本专利技术的一个方面的图14中的选择部分16 的放大平面图(即，为了简单起见，除去像素阵列基板和RF天线像 素)；具体实施例方式21]应当理解，本专利技术的附图和描述简化了，以示出与清楚地理 解本专利技术有关的元件，然而，为了清楚起见，取消在典型的传感装置 中出现的很多其它元件。本领域的普通技术人员将会认识到，在实施 本专利技术中，其它元件和/或步骤是希望的和/或必需的。然而，因为这 些元件和步稞是本领域熟知的，并且，因为它们对更好地理解本专利技术 没有帮助，所以这里不讨论这些元件和步骤。本文的公开内容涉及对 本领域技术人员所知的这些元件和方法的所有的这种改变和修改。22本专利技术可以提供这样一种传感器，该传感器能够与宽带发射 器一起工作，并且能够提供对接收信号的频率映射，从而简化光镨分 析所需的电子装置。此外，本专利技术的装置可以设计成具有各种灵敏度 或者增益，以用于各种不同的环境和应用中。23例如，可以使用可机械控制的膜，例如，微机电系统 (MEMS ) 。 MEMS通常结合到组合电部件和机械部件的微型装置或 者系统中，使用集成电路加工技术来制造，并且，其尺寸可以在纳米 到毫米的范围内。这些系统可以在微观尺度上感测、控制和启动，并 且可以单个地或者以阵列形式运行，以在宏观尺度上产生效果。使用MEMS对本领域的普通技术人员来说是已知的。(24)简单地来说，MEMS可以包括基底和偏转器。基底和偏转器 可以由诸如InP、 GaAS、 SiN、 Si或者Si02之类的本领域普通技术人 员所知的材料制成。MEMS可以在这种情况下工作，其中，给MEMS 施加能量，致使偏转器相对于基底纵向地偏转。偏转器离基底的纵向 位移与施加给MEMS的能量成比例，各种不同的MEMS结构可以适 用于该传感技术。虽然本文中仅详细地描述了几种选择的结构，但是， 本领域技术人员所知的其它结构，例如，摇臂(rocking arm)和柔软 膜片(flexible diaphragm)，可以设计用来基于由接收的RF信号施 加在导电元件上的电荷差而改变振荡。MEMS可以结合到具有机械优 点的装置，从而可以提高信号的检测，另外，有可能利用MEMS和 在MEMS中不产生振荡的参考比较，然而，这种方法可能对长尺度 的热变化或者其它环境变化更敏感，并且可能需要周期性的重新校 准，以提供精确的敏感的测量。在静态结构中，可以用磁场替代电场， 从而取消需要驱动或者参考场发生器.(25)本专利技术的装置可以在各种材料(包括硅)上制造。这些元件 的尺寸可以是变化的，从而可以制造这种类型的检测器，其用于具有 特定中心频率的宽频率范围上.通过结合参考并使用振荡频率，本发 明既能够检测信号又能够测量其频率，另外，通过取消可能会影响识 别MEMS的位置的传统的传感技术的环境噪声发生器，可以提高本 文所述的传感器的灵敏度.通过在传感器中产生基线振荡并利用参考 元件，可以消除温度、湿度、振动的影响和可能会影响接收器的灵敏 度的其它环境因素的影响.另外，通过改变MEMS结构的长度或者 共振频率，可以提高该MEMS传感器的增益。将MEMS设计在特定 的RF频率处共振，还可以提高该接收器的灵敏度，尤其在该频率处。 通过取消将影响传统的电感检测器或者电容检测器的环境噪声发生 器，可以提高该传感器的灵敏度。通过例如在两个元件传感器中产生 基线振荡并利用元件之一作为参考，可以消除或者减少周围的影响(例如，温度、湿度、振动)和其它环境影响。例如，来自激光或者其它光源的光束130，例如，平行光束， 在光束直径上具有高斯或者其它已知的可变强度能量图案，可以用来 照明MEMSllO。光束130可以设计成以一定的角度发散，从而在光 电传感器140上产生较大直径的光斑。关于静态系统，当MEMSllO 偏转时，输入RF信号可以改变测量的光束强度。关于振荡系统，当 通过入射RF信号强加的电荷改变MEMS 110的振荡图案时，由传感 器140测量的光束强度的频率可以改变。34如对于本领域的普通技术人员显而易见的那样，通过改变光束的参数，例如光束在光电传感器上的直径或者光束的强度图案，改变MEMS的偏转灵敏度，改变系统的几何形状，例如通过改变MEMS 和光电传感器之间的距离，或者通过改变系统的响应特性，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感测入射ＲＦ辐射的传感器，该传感器包括：天线，其适用于接收所述入射ＲＦ辐射；　悬臂，其与所述天线电耦合，其中，所述悬臂受所述接收的入射ＲＦ辐射的影响；转换器，其用于将在所述悬臂上的影响转换为表示所述接收的入射ＲＦ辐射的可测量信号；以及检测器，其用于感测所述可测量信号，其中，所述检测到的感测的可测量信号表示所述接收的入射ＲＦ辐射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼斯E萨尔斯曼，丹尼尔W索，
申请(专利权)人：森特拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]