本发明专利技术的固支梁直接加热在线式未知频率微波相位检测器由六端口固支梁耦合器，通道选择开关，微波频率检测器，微波相位检测器，直接加热式微波功率传感器级联构成；六端口固支梁耦合器由共面波导，介质层，空气层和固支梁构成；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，并由第二端口输出到下级处理电路，由第四端口和第六端口输出到微波相位检测器，由第三端口和第五端口输出到通道选择开关；通道选择开关的第七端口和第八端口接直接加热式微波功率传感器，通道选择开关的第九端口和第十端口接微波频率检测器；实现了对未知频率信号的0‑360°相位在线检测。
【技术实现步骤摘要】
固支梁直接加热在线式未知频率微波相位检测器
本专利技术提出了固支梁直接加热在线式未知频率微波相位检测器，属于微电子机械系统的
技术介绍
微波信号的相位检测在相位调制器、相移键控(PSK)、锁相环(PLL)、天线相位方向图的测试、测量各种微波器件的相位特性等等方面都有极其广泛的应用。因此在微波频段掌握并控制信号的相位是很有必要的，微波信号的相位也就成了一个重要的测量参数。本专利技术即是基于Si工艺设计一种实现在线式相位检测的固支梁直接加热在线式未知频率微波相位检测器。
技术实现思路
技术问题：传统的微波电路中的相位检测器不仅需要已知待测信号的频率大小，具有直流功耗，而且完全消耗输入的检测信号；应用六端口固支梁耦合器来耦合小部分信号进行频率检测和相位检测，而大部分检测信号可以输入到下一级处理电路中，实现对未知频率信号的0-360°相位在线检测，且具有低功耗的益处。技术方案：本专利技术的固支梁直接加热在线式未知频率微波相位检测器由六端口固支梁耦合器，通道选择开关，微波频率检测器，微波相位检测器级联构成；其中，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，由第二端口输出到下级处理电路，由第四端口和第六端口输出到微波相位检测器的第一Wilkinson功率合成器和第二Wilkinson功率合成器，并由第一Wilkinson功率合成器和第二Wilkinson功率合成器输出到第三直接加热式微波功率传感器和第四直接加热式微波功率传感器；由第三端口和第五端口输出到通道选择开关；通道选择开关的第七端口和第八端口分别接第一直接加热式微波功率传感器和第二直接加热式微波功率传感器，通道选择开关的第九端口和第十端口接微波频率检测器的第三Wilkinson功率合成器，并由第三Wilkinson功率合成器输出到第五直接加热式微波功率传感器，实现了对未知频率信号的相位在线检测。其中六端口固支梁耦合器的结构以其中心线左右对称设置，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；有益效果：1)本专利技术的固支梁直接加热在线式未知频率微波相位检测器将微波信号的相位、频率测模块集成到一起，应用六端口固支梁耦合器来耦合小部分信号进行频率检测和相位检测，而大部分信号可以输入到下一级处理电路中，实现对未知频率信号的0-360°相位在线检测。2)本专利技术的固支梁直接加热在线式未知频率微波相位检测器采用直接加热式微波功率传感器检测微波信号的功率，具有较高的灵敏度且无直流功耗；3)本专利技术中的微波相位检测模块采用两个Wilkinson功率合成器，一个Wilkinson功率分配器和两个直接加热式微波功率传感器实现0-360°的相位检测。附图说明图1为本专利技术固支梁直接加热在线式未知频率微波相位检测器原理框图，图2为六端口固支梁耦合器的俯视图，图3为图2六端口固支梁耦合器的AA’方向剖面图，图4为通道选择开关的俯视图，图5为图4通道选择开关的AA’方向剖面图，图6为Wilkinson功率分配/合成器的俯视图，图7为直接加热式微波功率传感器的俯视图，图8为图7直接加热式微波功率传感器的AA’方向剖面图，图9为图7直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，通道选择开关2，微波频率检测器3，微波相位检测器4，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，SiO2层9，共面波导10，锚区11，介质层12，固支梁13，悬臂梁14，空气层15，空气桥16，非对称共面带线17、隔离电阻18、隔直电容上极板19，输出电极20，半导体臂21，金属臂22，热端23，冷端24，隔直电容下极板25，衬底薄膜结构26，终端电阻27，下拉电极28，第一端口1-1，第二端口1-2，第三端口1-3，第四端口1-4，第五端口1-5，第六端口1-6，第七端口2-1，第八端口2-2，第九端口2-3，第十端口2-4，第十一端口6-1，第十二端口6-2，第十三端口6-3。具体实施方式本专利技术固支梁直接加热在线式未知频率微波相位检测器由六端口固支梁耦合器1，通道选择开关2，微波频率检测器3，微波相位检测器4，直接加热式微波功率传感器5级联构成；六端口固支梁耦合器1由共面波导10，介质层12，空气层15和横跨在其上方固支梁13构成；共面波导10制作在SiO2层9上，固支梁13的锚区11制作在共面波导10上，固支梁13的下方沉积有介质层12，并与空气层15、固支梁13共同构成耦合电容结构，两个固支梁13之间的共面波导10长度为λ/4；通道选择开关2由共面波导10，锚区11，介质层12，悬臂梁14，下拉电极28构成；悬臂梁14的锚区11制作在共面波导10上，悬臂梁下方制作下拉电极28，并与下拉电极28上方介质层12共同构成开关结构；微波频率检测器3由第三Wilkinson功率合成器6-3和第五直接加热式微波功率传感器5-5级联构成；微波相位检测器4由第三直接加热式微波功率传感器5-3，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构成；第一Wilkinson功率合成器6-1，第二Wilkinson功率合成器6-2和Wilkinson功率分配器7的拓扑结构相同，由共面波导10、非对称共面带线17、隔离电阻18和空气桥16构成，信号从第十一端口6-1输入为Wilkinson功率分配器7，信号从第十二端口6-2，第十三端口6-3输入为第一Wilkinson功率合成器6-1或第二Wilkinson功率合成器6-2；六端口固支梁耦合器1的第一端口1-1到第三端口1-3、第四端口1-4及端口1到第五端口1-5、第六端口1-6的功率耦合度分别相同；待测信号经六端口固支梁耦合器1的第一端口1-1输入，并由第二端口1-2输出到下级处理电路，由第四端口1-4和第六端口1-6输出到微波相位检测器4，由第三端口1-3和第五端口1-5输出到通道选择开关2；通道选择开关2的第七端口2-1和第八端口2-2接直接加热式微波功率传感器5，通道选择开关2的第九端口2-3和第十端口2-4接微波频率检测器3，实现了对未知频率信号的相位检测，且检测后的信号可以用于其他处理电路。其直接加热式微波功率传感器和微波相位、频率的检测原理可以解释如下：直接加热式微波功率传感器：如图5所示微波功率从输入端口输入，通过共面波导10输入到终端电阻27消耗转化成热量；半导体臂21和金属臂22构成热电偶，热电偶的中间区域作为热端23，热电偶的边缘区域作为冷端24；根据Seebeck效应，通过测量输出电极20的热电势可知输入微波功率大小；隔直电容上极板19，隔直电容下极板25及介质层11构成隔直本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固支梁直接加热在线式未知频率微波相位检测器，其特征在于该相位检测器由六端口固支梁耦合器(1)，通道选择开关(2)，微波频率检测器(3)，微波相位检测器(4)级联构成；其中，六端口固支梁耦合器(1)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，待测信号经第一端口(1‑1)输入，由第二端口(1‑2)输出到下级处理电路，由第四端口(1‑4)和第六端口(1‑6)输出到微波相位检测器(4)的第一Wilkinson功率合成器(6‑1)和第二Wilkinson功率合成器(6‑2)，并由第一Wilkinson功率合成器(6‑1)和第二Wilkinson功率合成器(6‑2)输出到第三直接加热式微波功率传感器(5‑3)和第四直接加热式微波功率传感器(5‑4)；由第三端口(1‑3)和第五端口(1‑5)输出到通道选择开关(2)；通道选择开关(2)的第七端口(2‑1)和第八端口(2‑2)分别接第一直接加热式微波功率传感器(5‑1)和第二直接加热式微波功率传感器(5‑2)，通道选择开关(2)的第九端口(2‑3)和第十端口(2‑4)接微波频率检测器(3)的第三Wilkinson功率合成器(6‑3)，并由第三Wilkinson功率合成器(6‑3)输出到第五直接加热式微波功率传感器(5‑5)实现了对未知频率信号的相位在线检测；其中六端口固支梁耦合器(1)的结构以其中心线左右对称设置，由共面波导(10)，介质层(12)，空气层(15)和横跨在其上方固支梁(13)构成；共面波导(10)制作在SiO...
【技术特征摘要】
1.一种固支梁直接加热在线式未知频率微波相位检测器，其特征在于该相位检测器由六端口固支梁耦合器(1)，通道选择开关(2)，微波频率检测器(3)，微波相位检测器(4)级联构成；其中，六端口固支梁耦合器(1)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，待测信号经第一端口(1-1)输入，由第二端口(1-2)输出到下级处理电路，由第四端口(1-4)和第六端口(1-6)输出到微波相位检测器(4)的第一Wilkinson功率合成器(6-1)和第二Wilkinson功率合成器(6-2)，并由第一Wilkinson功率合成器(6-1)和第二Wilkinson功率合成器(6-2)输出到第三直接加热式微波功率传感器(5-3)和第四直接加热式微波功率传感器(5-4)；由第三端口(1-3)和第五端口(1-5)输出到通道选择开关(2)；通道选择开关(2)的第七端口(2-1)和第八端口(2-2)分别接第一直接加热式微波功率传感器(5-1)和第二直接加热式微波功率传感器(5-2)，通道选择开关(2)的第九端口(2-3)和第十端口(2-4)接微波频率检测器(3)的第三Wilkinson功率合成器(6-3)，并由第三Wilkinson功率合成器(6-3)输出到第五直接加热式微波功率传感器(5-5)实现了对未知频率信号的相位在线检测；其中六端口固...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖小平，闫浩，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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