专利名称：基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器及其检测方法
技术领域：
本发明属于微电子机械系统MEMS技术领域，为一种基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器及其检测方法。
背景技术：
在无线通信应用中，频率是表征微波信号的三大参数(幅度、频率和相位)之一，对微波频率的检测具有重要意义。微波信号频率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频率检测技术有外差法、计数法和谐振法，它们的优点是精度高、宽频带，但是存在无法在线检测的缺点。现代科技的不断革新，促使个人通信系统和雷达系统要求不断提高简单的结构，较小的体积以及可在线检测的微波频率检测器成为一种趋势。当前，MEMS技术得到了快速发展，MEMS固支梁结构的研究日趋成熟，使基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器及制备方法成为可能。

发明内容
本发明要解决的问题是现有的微波信号频率检测存在无法在线检测的缺点，用户需要简单的结构，较小的体积以及可在线检测的微波频率检测器。本发明的技术方案为基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器，在GaAs衬底上设有待测信号传输线、两个结构完全相同的MEMS固支梁结构、一个功合器以及三个结构完全相同的MEMS直接式微波功率传感器，待测信号传输线为CPW传输线，所述CPW传输线由信号线和地线构成，待测微波信号通过待测信号传输线，两个MEMS固支梁结构悬于待测信号传输线的信号线上方，两个MEMS固支梁结构的固支梁一端分别连接一个MEMS直接式微波功率传感器，另一端分别连接至功合器，功合器的输出端连接一个MEMS直接式微波功率传感器。作为优选，两个MEMS固支梁结构之间的距离L为中心频率点所对应波长的1/4，所述中心频率点指所述微波频率检测器的频率检测范围的中心频率点。MEMS固支梁结构与功合器以及MEMS直接式微波功率传感器之间通过CPW传输线连接，功合器与MEMS直接式微波功率传感器之间通过CPW传输线连接；固支梁结构包括固支梁和锚区，固支梁与下方的待测信号传输线的信号线之间设有绝缘介质层。功合器包括不对称共面带线ACPS信号线、地线和隔离电阻，功合器的输入端和输出端之间为不对称共面带线ACPS信号线，隔离电阻设置在两个输入端之间。上述基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器的检测方法，待测微波信号从待测信号传输线中经过时，两个MEMS固支梁结构在线耦合出一对幅度相等、存在一定相位差的微波信号，每个微波信号分为两路，一路输入功合器进行矢量合成，另一路输入MEMS直接式微波功率传感器，测量得到两个MEMS固支梁结构各自耦合出的微波信号功率P1I2 ;两个MEMS固支梁结构距离L确定时，耦合出的两个微波信号存在一个与待测微波信号频率成正比的相位差炉，功合器的合成信号的功率P3与该相位差炉存在一个余弦函数的关系，
权利要求
1.基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器，其特征是在GaAs衬底上设有待测信号传输线、两个结构完全相同的MEMS固支梁结构、一个功合器以及三个结构完全相同的MEMS直接式微波功率传感器，待测信号传输线为CPW传输线，所述CPW传输线由信号线和地线构成，待测微波信号通过待测信号传输线，两个MEMS固支梁结构悬于待测信号传输线的信号线上方，两个MEMS固支梁结构的固支梁一端分别连接一个MEMS直接式微波功率传感器，另一端分别连接至功合器，功合器的输出端连接一个MEMS直接式微波功率传感器。
2.根据权利要求1所述的基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器， 其特征是两个MEMS固支梁结构之间的距离L为中心频率点所对应波长的1/4，所述中心频率点指所述微波频率检测器的频率检测范围的中心频率点。
3.根据权利要求1或2所述的基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器，其特征是MEMS固支梁结构与功合器以及MEMS直接式微波功率传感器之间通过CPW传输线连接，功合器与MEMS直接式微波功率传感器之间通过CPW传输线连接；固支梁结构包括固支梁和锚区，固支梁与下方的待测信号传输线的信号线之间设有绝缘介质层。
4.根据权利要求1或2所述的基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器，其特征是功合器包括不对称共面带线ACPS信号线、地线和隔离电阻，功合器的输入端和输出端之间为不对称共面带线ACPS信号线，隔离电阻设置在两个输入端之间。
5.根据权利要求3所述的基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器， 其特征是功合器包括不对称共面带线ACPS信号线、地线和隔离电阻，功合器的输入端和输出端之间为不对称共面带线ACPS信号线，隔离电阻设置在两个输入端之间。
6.一种权利要求1 一 5任一项所述的基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器的检测方法，其特征是待测微波信号从待测信号传输线中经过时，两个MEMS固支梁结构在线稱合出一对幅度相等、存在一定相位差的微波信号，每个微波信号分为两路，一路输入功合器进行矢量合成，另一路输入MEMS直接式微波功率传感器，测量得到两个MEMS 固支梁结构各自耦合出的微波信号功率PpP2 ;两个MEMS固支梁结构距离L确定时，耦合出的两个微波信号存在一个与待测微波信号频率成正比的相位差炉，功合器的合成信号的功率P3与该相位差炉存在一个余弦函数的关系，
全文摘要
基于固支梁和直接式功率传感器的在线式微波频率检测器及其检测方法，检测器制备在GaAs衬底上，包括共面波导CPW传输线、两个结构完全相同的MEMS固支梁结构、功合器以及三个结构完全相同的MEMS直接式微波功率传感器。本发明检测器结构简单新颖，电路尺寸较小，可实现微波信号频率的在线检测，并易于同GaAs单片微波集成电路兼容。
文档编号G01R21/00GK103048536SQ20131002814
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者廖小平, 易真翔, 杨国 申请人:东南大学