[實用新型]一種線性電容式微波功率傳感器

有效

• 申請號: 201420010822.3
• 申請日: 2014-01-08
• 公開（公告）號: CN203688659U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 韓磊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R21/00
• 分類號: G01R21/00
• 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

本實用新型屬于微電子器件技術領域，涉及一種測量微帶線上傳輸的微波功率的結構。

背景技術

在微波技術研究中，微波功率是表征微波信號特征的一個重要參數。在微波無線應用和測量技術中，微波功率的探測是一個非常重要的部分。傳統的測量微波功率的技術是基于熱敏電阻、熱偶或二極管實現，而這些均為終端器件，微波信號將會在功率測量中被完全消耗掉。近年來，國內外提出了三類基于MEMS（中文）技術的在線式微波功率傳感器結構：一種是利用共面波導信號線上的歐姆損耗，通過放置在附近的熱堆將其轉化為熱電勢輸出；第二種是在共面波導的上方放置MEMS膜，通過測量膜因共面波導上傳輸的微波功率對其的吸引產生的位移實現微波功率的測量；第三種是在共面波導的上方放置MEMS膜，通過膜與信號線之間的耦合電容將一小部分微波功率耦合出來并引入熱電堆實現微波功率的測量。這三種類型的在線式微波功率傳感器在對微波信號的功率進行測量后，微波信號仍然可以使用，而且具有結構簡單、體積小、與Si工藝或GaAs工藝相兼容等優點。

本實用新型中的微波功率傳感器也是基于MEMS技術，采用懸臂梁感應微帶線上傳輸的微波信號產生位移，并通過感應電極測量懸臂梁和感應電極之間電容的變化實現微波功率的測試。該結構采用電容式的原理，但是不同于上述的在線式微波功率傳感器，本結構的懸臂梁采用不規則的形狀和“拉鏈式”運動實現電容變化量與微波功率大小的線性化輸出。相比而言，本實用新型中的微波功率傳感器具有以下主要特點：一、懸臂梁結構對微波信號更加敏感，且懸臂梁感應微波信號產生位移實現了懸臂梁自由端與感應電極之間的接觸大電容變化，因此可以提高靈敏度；二、懸臂梁幾乎不消耗微波功率；三、不規則形狀的懸臂梁結構和“拉鏈式”運動能夠實現電容量與微波功率之間的線性化輸出，降低了對后續處理電路和標定測試要求；四、整個微波功率傳感器的制作無需特殊的材料并且與Si或GaAs工藝完全兼容。

基于以上線性電容式微波功率傳感器結構的特點，很明顯的可以看出本實用新型與其它在線式微波功率傳感器相比提高了性能，簡化了后續處理電路，易于測量和標定，并具有體積小、與Si或GaAs?MMIC工藝兼容、高重復性、低生產成本等優點，很好的滿足了集成電路對器件的基本要求。因此，線性電容式微波功率傳感器具有較好的應用價值和廣闊的市場潛力。

發明內容

發明目的：本實用新型的目的是提供一種可以獲得線性化輸出，簡化后續處理電路和標定測量工作量的線性電容式微波功率傳感器。

技術方案：為實現上述目的，本實用新型采用的方案為：一種線性電容式微波功率傳感器，該傳感器包括襯底、在所述襯底上依次間隔設置的懸臂梁錨區、微帶線、傳感電極，以及設置在微帶線上方的懸臂梁，懸臂梁的一端與懸臂梁錨區連接，另一端對應懸空在感應電極的上方。

優選的，所述懸臂梁采用不規則形狀。

優選的，感應電極包括設置在襯底的感應電極金屬和設在感應電極金屬上的感應電極絕緣層，懸臂梁的自由端與感應電極之間采用“拉鏈式”運動，懸臂梁的自由端與感應電極之間采用”拉鏈式“運動，即懸臂梁的自由端與傳感電極采用由懸臂梁自由端頂端向懸臂梁錨區方向與感應電極逐步接觸的運動方式。

有益效果：本實用新型與現有技術相比，具有以下優點：

1、線性化輸出，對后續處理電路和標定測試要求低；2、結構簡單，可靠性高；3、采用金屬-絕緣層-金屬電容，靈敏度高；4、具有很寬的工作頻率范圍；5、制作工藝與Si或GaAs工藝兼容。

現有技術通過檢測懸臂梁結構與微波傳輸線之間的電容變化量實現微波功率的測量，由于有空氣層的存在，因此電容變化量小，靈敏度不高，而本實用新型是通過測量懸臂梁與感應電極之間的接觸電容實現微波功率的檢測。本實用新型的傳感器可以提高功率傳感器的靈敏度，并通過線性化輸出降低了對后續處理電路和標定測試要求，拓展了傳感器的應用范圍。線性電容式微波功率傳感器結構為真正實現基于MEMS技術的功率測量結構在集成電路中的產業化應用提供了支持和保證。

長期以來由于基于MEMS技術的微波功率傳感器結構的特殊性，對該類器件的研究開發僅局限于科研領域。基于MEMS結構的微波功率傳感器應用于集成電路的大規模生產存在著與主流工藝不兼容、可重復性差、生產成本高等一系列障礙。本實用新型中的線性電容式微波功率傳感器結構，突破了傳統的非線性輸出的功率傳感器的思維限制，尋找到了基于Si或GaAs工藝的實現方法，兼容性和可重復性都有較大的提高。同時，線性電容式微波功率傳感器結構具有結構簡單、輸出線性、頻率范圍寬、微波性能好、靈敏度高等優點。