[實用新型]三指交錯結構的電容式微波功率傳感器

有效

• 申請號: 201720492496.8
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN206756928U
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 戴瑞萍;王德波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01R21/00
• 分類號: G01R21/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 劉莎

技術領域

本實用新型涉及一種三指交錯結構的電容式微波功率傳感器，屬于微電子機械系統技術領域。

背景技術

在微電子機械系統（MEMS）的微波研究中，微波功率是表征微波信號的一個重要參數。在微波信號的產生、傳輸及接收各個環節的研究中，微波功率的檢測是必不可少的。最常見的微波功率檢測器是基于熱電轉換原理的終端功率傳感器，它們具有低損耗和高靈敏度的優點，但缺點是在測量微波功率時完全消耗輸入功率。

隨著微電子技術的發展，出現了在線微波功率傳感器，使得在測量功率時微波信號還是可用的。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種三指交錯結構的電容式微波功率傳感器，在襯底上交錯地固定著三個MEMS懸臂梁，兩個下表面鍍有絕緣層的MEMS懸臂梁形成的電容，中間MEMS懸臂梁充當電容的部分電介質，當微波信號傳導時，使無絕緣層的懸臂梁下拉，電容的電介質改變；在不影響微波信號傳輸的情況下，通過測量改變的電容值就可以實現對微波功率的在線檢測。本實用新型可對微波信號的功率進行在線測量，測量時微波信號仍可用，誤差較小，結構新穎，且便于集成。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本實用新型提供一種三指交錯結構的電容式微波功率傳感器，該傳感器以砷化鎵為襯底，在襯底上設有共面波導CPW傳輸線、在線電容式微波功率傳感器；所述共面波導CPW傳輸線包括CPW信號線以及設置在信號線兩側的第一地線和第二地線；所述在線電容式微波功率傳感器由三個交錯固定在襯底上的MEMS懸臂梁構成，其中，第一MEMS懸臂梁設置在CPW信號線和第一地線之間，第二、第三MEMS懸臂梁設置在CPW信號線和第二地線之間，第二、第一、第三MEMS懸臂梁依次成三指交錯狀排列分布；第二、第三MEMS懸臂梁的下表面分別鍍有絕緣層，形成一個電容，第一MEMS懸臂梁的下表面未鍍有絕緣層，作為該電容的電介質；從第二、第三MEMS懸臂梁分別引出兩個電極，作為電容檢測端口。

作為本實用新型的進一步優化方案，每個所述MEMS懸臂梁均通過橋墩固定在襯底上。

作為本實用新型的進一步優化方案，橋墩由金制作成。

作為本實用新型的進一步優化方案，每個所述MEMS懸臂梁均由金制作而成。

作為本實用新型的進一步優化方案，所述共面波導CPW傳輸線設置在襯底的中間。

作為本實用新型的進一步優化方案，兩個所述電極口由金制作。

作為本實用新型的進一步優化方案，第二、第三MEMS懸臂梁下表面的絕緣層均為氮化硅。

本實用新型采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：本實用新型三指交錯結構的電容式微波功率傳感器具有以下顯著的優點：

1、結構新穎：相比傳統的MEMS懸臂梁結構的微波功率傳感器，本實用新型是由三個交錯的MEMS懸臂梁構成，且其中兩個MEMS懸臂梁下表面鍍有絕緣層，中間的MEMS懸臂梁無絕緣層，結構新穎；

2、靈敏度高：當信號傳輸過來時，在無絕緣層的MEMS懸臂梁上產生一個靜電力，使梁下拉，這樣兩個鍍有絕緣層的MEMS懸臂梁之間形成電容的電介質變化，電容改變量比傳統的電容式MEMS微波功率傳感器大；且本實用新型采用懸臂梁結構，相比傳統的固支梁結構能夠減少梁上的殘余應力對微波性能的影響，靈敏度高；

3、在線測量：當微波信號在信號線傳輸時就使無絕緣層的MEMS懸臂梁下拉，進而改變了兩個鍍有絕緣層的MEMS懸臂梁之間形成電容的電介質；本實用新型提取和測量同時進行，并未完全消耗微波功率，使微波信號到達終端還是可用的，便于與其它微波系統的片上集成（On-chip Integration）；

4、本實用新型是基于MEMS技術，具有MEMS的基本優點，如體積小、重量輕、功耗低等；

5、本實用新型的結構全部都是無源器件構成，不需要消耗直流功率；且與單片微波集成電路（MMIC）工藝完全兼容，便于集成，這一系列優點是傳統的微波功率檢測器無法比擬的，因此它具有很好的研究和應用價值。

附圖說明

圖1是本實用新型三指交錯結構的電容式微波功率傳感器的結構示意圖。

圖2是本實用新型在測量功率時的局部圖。

圖中：1-砷化鎵襯底，2-CPW信號線，3、4-CPW地線，5、8、9-MEMS懸臂梁，6、7-絕緣層氮化硅，10-膜橋，11、12-電極，13-工作時的MEMS懸臂梁，14-靜止時無絕緣層的MEMS懸臂梁。

具體實施方式