[發(fā)明專利]一種集成的移相和脈沖壓縮信號處理器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410176451.0
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103956999A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張金英;陳書明;寧希;池雅慶;梁斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H03K19/00
• 分類號: H03K19/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 周長清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到射頻微波電路及信號處理領(lǐng)域，特指一種基于集成鐵電移相器和壓電脈沖壓縮器的信號處理器件。

背景技術(shù)

鐵電薄膜具有良好的鐵電性、壓電性、熱釋電性、電光及非線性光學(xué)等特性，可廣泛應(yīng)用于微電子學(xué)、光電子學(xué)、集成電子學(xué)和微電子機(jī)械系統(tǒng)等領(lǐng)域，是目前高新技術(shù)研究的前沿和熱點(diǎn)之一。鐵電體屬于壓電體，實(shí)用的壓電材料大部分是鐵電體。相對于非鐵電性壓電材料而言，鐵電性壓電材料的特點(diǎn)是介電常數(shù)大、壓電效應(yīng)強(qiáng)、非線性效應(yīng)顯著、老化率較大。

目前，隨著航空、航天技術(shù)的發(fā)展以及通信上的需要，對相控陣技術(shù)提出了一些新的要求，這也就為發(fā)展新型的移相器提出了更迫切的要求。鐵電移相器是一種基于鐵電材料的新型介質(zhì)移相器，具有響應(yīng)速度快、移相精度高、驅(qū)動功率小、波控系統(tǒng)簡單、工作溫度范圍寬、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，是目前通信、航天等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。近年來，采用鈦酸鍶鋇（BST：（Ba,?Sr）TiO3）鐵電材料的微波移相器引起研究人員的極大興趣。應(yīng)用BST材料的非線性特性能夠獲得高性能的新型移相器，且可與集成電路工藝兼容，對相控陣探測及相控陣通信的研究有重要意義。BST薄膜移相器具有許多優(yōu)點(diǎn)，由于它不像鐵氧體移相器那樣需要勵磁線圈和驅(qū)動電流，故其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、耗電量極少、響應(yīng)速度快，由于其所使用材料損耗小，故制成的移相器插入損耗小，由于移相角由外加電壓控制，而外加電壓既可為模擬信號又可為數(shù)字信號，故其移相方式分為模擬和數(shù)字兩種，能滿足各種不同場合的需要。

脈沖壓縮濾波器是當(dāng)輸入一延續(xù)時(shí)間相當(dāng)長的編碼信號（通常是線性頻率調(diào)制）后，能以最小假信號響應(yīng)輸出一個(gè)延續(xù)時(shí)間很短的窄能量脈沖的器件。這種濾波器能很好的兼顧增大傳輸距離和提高信噪比兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，應(yīng)用于高分辨率探測和成像等。聲表面波脈沖壓縮處理器是基于壓電功能材料的信號處理器件，由聲表面波延遲線和安裝在壓電基片上的輸入換能器和輸出換能器組成。輸入換能器將電信號轉(zhuǎn)化為聲波，并且超過95%的能量沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑ァ］敵鰮Q能器截獲一部分聲波并將它還原為電信號。聲表面波器件的優(yōu)點(diǎn)是：緊湊的尺寸；帶寬較寬；具有可根據(jù)特定波形設(shè)計(jì)換能器的能力；生產(chǎn)費(fèi)用低。對某些特定的探測和成像應(yīng)用來說，聲表面波器件獨(dú)特的特性使其大有用武之地。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、制作方便、利用一個(gè)器件就對信號直接實(shí)現(xiàn)了移相和脈沖壓縮兩種信號處理過程的信號處理器件。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種集成的移相和脈沖壓縮信號處理器件，包括基片、鐵電移相器和脈沖壓縮器，所述鐵電移相器和脈沖壓縮器集成于基片上，所述鐵電移相器與脈沖壓縮器之間互連。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述鐵電移相器和脈沖壓縮器集成在同一鐵電/壓電功能材料上。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述功能材料為鈦酸鍶、鈦酸鋇、鈦酸鍶鋇、鈮酸鋰、鎬鈦酸鉛或PVDF。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述基片的材料為硅、藍(lán)寶石、砷化鎵、氮化鎵或碳化硅。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述功能材料上通過集成電路工藝技術(shù)加工出一體化的鐵電移相器和脈沖壓縮器，所述鐵電移相器和脈沖壓縮器之間通過集成電路工藝技術(shù)互連，在通過鍵合和互連技術(shù)固定在基片上。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述功能材料同時(shí)具有鐵電性和壓電性，將所述功能材料沉積到基片上的設(shè)定區(qū)域，再分別在相應(yīng)區(qū)域制備鐵電移相器和脈沖壓縮器后使三者互連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的集成的移相和脈沖壓縮信號處理器件，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、制作方便，基于鐵電/壓電功能材料，基于同一種材料的不同性能，包括鐵電性和壓電性，分別實(shí)現(xiàn)高性能的移相器和脈沖壓縮器，并通過片上互連技術(shù)將兩者集成為一個(gè)整體，從而利用一個(gè)器件對信號直接實(shí)現(xiàn)了移相和脈沖壓縮兩種信號處理過程，使得移相和脈沖壓縮兩種信號處理技術(shù)不再是分離的兩個(gè)過程。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖例說明：

1、基片；2、鐵電移相器；3、脈沖壓縮器。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種集成的移相和脈沖壓縮信號處理器件，主要應(yīng)用于微波射頻電路等等；其包括基片1、鐵電移相器2和脈沖壓縮器3，鐵電移相器2和脈沖壓縮器3集成于基片1上，鐵電移相器2與脈沖壓縮器3之間互連。