[發明專利]硅基未知頻率縫隙耦合式直接式毫米波相位檢測器

有效

• 申請號: 201710052678.8
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106841791B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 廖小平;褚晨蕾
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00;G01R23/02;G01R21/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

本發明的硅基未知頻率縫隙耦合式直接式毫米波相位檢測器是由共面波導、縫隙耦合結構、移相器、單刀雙擲開關、Wilkinson功分器、Wilkinson功合器以及直接式熱電式功率傳感器所構成，整個結構基于高阻Si襯底制作，一共設置有四個縫隙耦合結構，上方的兩個縫隙耦合結構實現信號的頻率測量，下方的兩個縫隙耦合結構實現信號的相位測量，在前后縫隙之間設置有一段移相器；Wilkinson功分器和Wilkinson功合器是由共面波導、非對稱共面帶線和一個隔離電阻組成；直接式熱電式功率傳感器主要由共面波導、兩個熱電偶和一個隔直電容構成，熱電偶是由金屬臂和半導體臂串聯組成，它能夠進行自加熱并完成熱電轉換。這些結構簡單高效地實現了未知頻率下毫米波的相位測量，大大提高了信號檢測器的效率。

技術領域

本發明提出了硅基未知頻率縫隙耦合式直接式毫米波相位檢測器，屬于微電子機械系統(MEMS)的技術領域。

背景技術

隨著電子信息電子科學技術的持續發展，人們已經來到了一個信息非常多元化的時代，人們周圍都充斥著各種各樣的信息通訊設備，歸根結底地講，幾乎所有的通訊信息設備都離不開對信號的檢測和處理，因此信號的檢測也一直是人們日益不斷研究的重要內容。目前，人們研究的大多數信號主要集中在低頻和某些高頻波段，對于極高頻的信號研究較少，毫米波信號是一種位于微波和遠紅外波交疊區域的極高頻信號，隨著對頻段資源的不斷開發，毫米波的信號檢測技術也被提上了時代大舞臺。眾所周知，一個信號的三大參數為頻率、相位和功率，其中毫米波信號的相位檢測是非常重要的一部分內容，然而當今的相位檢測器通常結構復雜，不易于集成，而且頻率也無法達到極高頻，通常毫米波的相位檢測分為已知頻率下和未知頻率下的檢測，在實際情況下，一個未知信號的頻率也是無法知曉的，因此未知頻率下的相位檢測器必須先測量其頻率，確定參考信號的頻率，最后再測量相位。

在共面波導縫隙耦合結構、Wilkinson功分器、Wilkinson功合器以及直接式熱電式功率傳感器的研究基礎上，本發明在高阻Si襯底上設計了一種在未知頻率下的毫米波在線相位檢測器，本發明利用了共面波導縫隙耦合結構將毫米波的頻率和相位檢測集成在一起，具有較高的潛在價值。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種硅基未知頻率縫隙耦合式直接式毫米波相位檢測器，本發明采用了簡單新穎的共面波導縫隙耦合結構，在功率分配和功率合成方面則采用了常見的Wilkinson功分器和Wilkinson功合器結構，在合成信號的測量方面則采用了直接式熱電式功率傳感器。

技術方案：本發明的硅基未知頻率縫隙耦合式直接式毫米波相位檢測器是由共面波導、一號縫隙耦合結構、二號縫隙耦合結構、三號縫隙耦合結構、四號縫隙耦合結構、移相器、一號單刀雙擲開關、二號單刀雙擲開關、一個Wilkinson功分器、三個Wilkinson功合器以及五個直接式熱電式功率傳感器所構成，具體結構的連接關系如下：第一端口是信號輸入端，一號縫隙耦合結構和二號縫隙耦合結構位于共面波導上側地線，三號縫隙耦合結構和四號縫隙耦合結構則位于共面波導下側地線，這兩對縫隙關于中心信號線對稱，它們之間由一個移相器隔開，首先來看頻率檢測模塊，一號縫隙耦合結構連接到第二端口，第二端口與一號單刀雙擲開關的輸入端相連，一號單刀雙擲開關的輸出端分別連接到一號Wilkinson功合器和一號直接式熱電式功率傳感器，同樣的，二號縫隙耦合結構連接到第三端口，第三端口與二號單刀雙擲開關的輸入端相連，二號單刀雙擲開關的輸出端分別連接到一號Wilkinson功合器和二號直接式熱電式功率傳感器，而一號Wilkinson功合器的輸出端連接到三號直接式熱電式功率傳感器；再看相位檢測模塊，三號縫隙耦合結構與第四端口相連，第四端口連接到二號Wilkinson功合器，四號縫隙耦合結構與第五端口相連，第五端口連接到三號Wilkinson功合器，參考信號通過四號Wilkinson功分器的輸入端輸入，四號Wilkinson功分器的輸出端分別連接到二號Wilkinson功合器和三號Wilkinson功合器，然后，二號Wilkinson功合器的輸出端連接四號直接式熱電式功率傳感器，三號Wilkinson功合器的輸出端連接五號直接式熱電式功率傳感器，第六端口處連接著后續處理電路。