[發明專利]硅基未知頻率縫隙耦合式T型結直接式毫米波相位檢測器

有效

• 申請號: 201710052703.2
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106841797B
• 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;G01R21/02;G01R23/02
• 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T型結直接式毫米波相位檢測器是由共面波導傳輸線、縫隙耦合結構、移相器、單刀雙擲開關、T型結功分器、T型結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，在前后縫隙之間有一個移相器；T型結功分器和T型結功合器是由共面波導傳輸線、扇形缺陷結構和空氣橋組成；直接式熱電式功率傳感器由共面波導傳輸線、兩個熱電偶和隔直電容所構成，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。

技術領域

本發明提出了硅基未知頻率縫隙耦合式T型結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

在當今信息科學技術飛速發展的時代，信號檢測技術一直都受到人們的高度重視，一個信號的三大參數包括頻率、相位和功率，這三個參數唯一決定了一個信號，因此信號的檢測技術也就離不開對這三大參數的測量，其中相位的測量技術起著舉足輕重的作用，在通信、航空航天以及軍事探測等領域有著潛在的巨大應用價值。一般而言，相位檢測分為已知頻率下和未知頻率下的兩種測量技術，其中未知頻率下的相位測量技術涉及到了頻率和相位的集成檢測問題，這是當今相位檢測器的普遍問題，而且當今的相位檢測器頻率都偏低，對毫米波這種極高頻率的信號進行檢測有著很大的難度，因此設計一種能夠對毫米波信號進行測量的相位檢測器極為重要。

針對以上問題，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，采用共面波導縫隙耦合結構、T型結功分器、T型結功合器以及直接式熱電式功率傳感器等新穎技術來實現毫米波未知頻率下的相位檢測，這種相位檢測器可以有效地實現毫米波信號的頻率以及相位的集成測量，大大簡化了結構、降低了成本，同時還提高了效率。

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T型結直接式毫米波相位檢測器，本發明設計了兩組縫隙耦合結構，一組耦合結構用來測量其頻率大小，另一組耦合結構用以測量其相位大小，在功率分配和功率合成方面則采用了T型結功分器和T型結功合器結構，在功率檢測方面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T型結直接式毫米波相位檢測器是由共面波導傳輸線、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T型結功分器、三個T型結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傳輸線上側地線，三號縫隙耦合結構和四號縫隙耦合結構則位于共面波導傳輸線下側地線，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T型結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T型結功合器和二號直接式熱電式功率傳感器，而一號T型結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T型結功合器，四號縫隙耦合結構與第五端口相連，第五端口連接到三號T型結功合器，參考信號通過四號T型結功分器的輸入端輸入，四號T型結功分器的輸出端分別連接到二號T型結功合器和三號T型結功合器，然后，二號T型結功合器的輸出端連接四號直接式熱電式功率傳感器，三號T型結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。