[發明專利]基于間接式微機械微波功率傳感器的頻率檢測裝置

有效

• 申請號: 201210574759.1
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103076495A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 廖小平;崔焱
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R23/12
• 分類號: G01R23/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明提出了基于微電子機械系統(MEMS)技術的微波頻率檢測裝置，屬于微電子機械系統的技術領域。

背景技術

在微波技術研究中，微波頻率是表征微波信號特征的一個重要參數，微波頻率檢測器廣泛應用于微波通信領域。隨著微波技術的應用，如今的微波波段正變得越來越擁擠和繁忙，對微波頻率檢測系統的實時性能、捕捉帶寬和動態范圍提出了越來越高的要求。目前應用比較廣泛的使用了外差法的微波頻率檢測器的缺點在于微波信號本身很有可能帶有諧波，而且信號通過混頻器后也很容易產生諧波，因此不易得到準確的測量結果。繼上世紀末開始，RF?MEMS技術的產生與發展使低噪聲和低功耗的微波頻率檢測裝置的實現成為可能，本發明即為基于此技術的檢測裝置。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種基于間接式微機械微波功率傳感器的微波頻率檢測裝置，通過采用該微波功率傳感器和可調數字式移相器判定傳輸線移相器對待測微波信號的相位搬移的方法，實現精確檢測微波信號頻率的目的。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明公開了一種基于間接式微機械微波功率傳感器的微波頻率檢測裝置，該檢測裝置包括

間接式微機械微波功率傳感器、功率分配器、功率合成器、傳輸線移相器、可調數字式移相器；其中，

將待測信號加到功率分配器的輸入端口，待測信號被等分為功率、頻率和相位均相同的第一路信號和第二路信號，第一路信號加在傳輸線移相器的輸入端口，經移相后加在功率合成器的輸入端口一，第二路信號加在可調數字式移相器的輸入端口，經過可調數字式移相器搬移一定的相位角度后加到功率合成器的輸入端口二；這兩路信號經過功率合成器進行矢量合成后到達功率合成器的輸出端口，然后加在間接式微機械微波功率傳感器的輸入端口上。

優選的，間接式微機械微波功率傳感器包括共面波導傳輸線，電阻，熱電堆，壓焊塊，薄膜和砷化鎵襯底；其中，

薄膜設在襯底的表面，共面波導傳輸線、電阻、熱電堆、壓焊塊分別設在薄膜表面，共面波導傳輸線與電阻相連，熱電堆與壓焊塊相連，電阻與熱電堆相對設置且相距一定距離。

優選的，襯底為砷化鎵襯底，電阻為氮化鉭電阻，薄膜鋁鎵砷薄膜。

優選的，通過傳輸線移相器在待測信號的相位的基礎上增加額外的與其長度ΔL有關的相位角度所搬移的相位角度與頻率成線性關系，是一個唯一的值。

優選的，由通過了傳輸線移相器的信號頻率、傳輸線長度和移相度三者之間的關系，即

便可以得知待測信號的頻率f，f₀為傳輸線移相器的特定中心頻率，c為光速，ε_er為傳輸線移相器的有效介電常數，ΔL即二分之一波長。

有益效果：與已有的微波頻率檢測裝置相比，這種基于間接式微機械微波功率傳感器的頻率檢測裝置具有以下顯著的優點：

1、間接式微機械微波功率傳感器可以測量由可調數字式移相器精確控制的合成信號的功率，而且具有較高的線性度；

2、該傳感器的制備與單片微波集成電路(MMIC)工藝完全兼容，可與信息處理電路集成；

由于該檢測裝置是基于MEMS技術的，因此具有MEMS普遍共有的重量輕、功耗低等一系列優點，這是傳統的微波相位檢測裝置無法比擬的，所以具有極高的科學研究和工業應用的價值。

附圖說明

圖1是基于間接式微機械微波功率傳感器的微波頻率檢測裝置的原理圖。

圖2是該間接式微機械微波功率傳感器的正面俯視圖。

圖3是傳輸線移相器的正面俯視圖。

圖4是基于間接式微機械微波功率傳感器的微波頻率檢測裝置的線路連接圖。

圖5是功率合成器和功率分配器。

圖6是兩個矢量合成原理圖。

圖中包括：共面波導傳輸線1，氮化鉭(TaN)電阻2，熱電堆3，壓焊塊4，鋁鎵砷薄膜5，砷化鎵襯底6，功率分配器的輸入端口7，功率分配器8，功率分配器的輸出端口一9，功率分配器的輸出端口二10，可調數字式移相器的輸入端口11，可調數字式移相器12，可調數字式移相器的輸出端口13，傳輸線移相器的輸入端口14，傳輸線移相器15，傳輸線移相器的輸出端口16，功率合成器的輸入端口一17，功率合成器的輸入端口二18，功率合成器19，功率合成器的輸出端口20，間接式微機械微波功率傳感器的輸入端口21，間接式微機械微波功率傳感器22，數字式萬用表23。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明做進一步說明。