[發明專利]基于熱電式和電容式雙通道在線檢測的MEMS微波駐波計

有效

• 申請號: 201911420905.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111044799B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 張志強;孫國琛;黃曉東;韓磊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01R21/02;G01R21/00;B81B7/02;B81B7/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 薛雨妍

1.基于熱電式和電容式雙通道在線檢測的MEMS微波駐波計，其特征在于：包括GaAs襯底（21），在GaAs襯底（21）上設有CPW傳輸線（1）、ACPS傳輸線（2）、對稱型定向耦合器（3）、兩個負載匹配電阻（15b）、兩個熱電式MEMS微波功率傳感器（4）和兩個電容式MEMS微波功率傳感器（8）；所述對稱型定向耦合器（3）是由一條傳輸線和兩條副傳輸線構成，兩條副傳輸線平行位于主傳輸線的兩側，且到主傳輸線的距離相等；微波功率從輸入端口傳輸到對稱型定向耦合器（3）的主傳輸線上，并由兩條副傳輸線將端口一（31）的入射微波功率分別耦合到端口三（33）和端口五（35），將端口二（32）的反射微波功率分別耦合到端口四（34）和端口六（36）；在對稱型定向耦合器（3）上方支路的耦合端和隔離端分別設置有一個電容式MEMS微波功率傳感器（8），并在對稱型定向耦合器（3）的下方支路的耦合端和隔離端末端分別連接一個熱電式MEMS微波功率傳感器（4）；每個熱電式MEMS微波功率傳感器（4）包括CPW傳輸線（1）、兩個負載吸收電阻（15a）、MEMS襯底膜結構（22）以及熱電堆；所述的熱電堆是由半導體臂（14）和金屬臂（13）構成，其中半導體臂（14）材料為N⁺砷化鎵，金屬臂（13）材料為AuGeNi/Au合金；所述的熱電堆靠近放置在負載吸收電阻（15a）附近，但不與其接觸；每個熱電堆是由十對熱電偶串聯而成的，每對熱電偶包含一支半導體臂（14）和一支金屬臂（13），并在一端使用金屬連接線連接起來，熱電堆兩側各連接有一個壓焊塊（16b）；在負載吸收電阻（15a）和熱電堆的熱端附近的GaAs襯底（21）背面挖有空腔構成MEMS襯底膜結構（22）；所述的每個電容式MEMS微波功率傳感器（8）包括MEMS固支梁（19）、CPW傳輸線（1）、傳感電極（17）、連接線（20）、空氣橋（18b）和壓焊塊（16a）；MEMS固支梁（19）橫跨在CPW信號線上且兩端通過錨區固定在CPW地線上，在MEMS固支梁（19）下方的CPW信號線兩側對稱地放置兩個傳感電極（17），采用連接線（20）實現傳感電極（17）與外部的壓焊塊（16a）的互連；在連接線（20）的上方采用空氣橋（18b）實現被連接線（20）隔開的CPW地線的互聯；在熱電堆、負載吸收電阻（15a）、負載匹配電阻（15b）、連接線（20）、MEMS固支梁（19）和空氣橋下方的CPW信號線和傳感電極（17）上覆蓋Si₃N₄絕緣介質層（12）。

2.根據權利要求1所述的基于熱電式和電容式雙通道在線檢測的MEMS微波駐波計，其特征在于：所述對稱型定向耦合器（3）包括一段CPW傳輸線（1）和兩段ACPS傳輸線（2），其中CPW傳輸線（1）的信號線構成了對稱型定向耦合器（3）的主傳輸線，兩段ACPS傳輸線（2）的兩條信號線構成了對稱型定向耦合器（3）的兩條副傳輸線；所述的兩段ACPS傳輸線（2）的信號線對稱分布于主傳輸線的上下兩側，其中每段ACPS傳輸線（2）的長度為四分之一波長。

3.根據權利要求1所述的基于熱電式和電容式雙通道在線檢測的MEMS微波駐波計，其特征在于：所述兩個電容式MEMS微波功率傳感器（8）是相同的，所述的兩個熱電式MEMS微波功率傳感器（4）是相同的；其中，在對稱型定向耦合器（3）的上方支路，每個電容式MEMS微波功率傳感器（8）的末端并聯連接兩個負載匹配電阻（15b），而在對稱型定向耦合器（3）的下方支路，在ACPS副傳輸線與熱電式MEMS微波功率傳感器（4）之間放置兩個空氣橋（18a），每個空氣橋（18a）橫跨在下方支路的CPW信號線上且其兩端通過錨區分別固定在CPW信號線兩側的CPW地線上。