[發明專利]一種狀態可控的對稱型熱電式MEMS微波駐波計及制備方法

有效

• 申請號: 201911420910.4
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111044800B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 張志強;孫國琛;韓磊;黃曉東
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01R21/02;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 薛雨妍

本發明的一種狀態可控的對稱型熱電式MEMS微波駐波計采用一個對稱型定向耦合器，將入射和反射微波功率分別提取到上下兩條支路的耦合端和隔離端；采用熱電式MEMS微波功率傳感器測量兩支路各端口功率，取平均值可得更準確的入射和反射微波功率，進而可得駐波比大小；設計的兩條支路單獨工作也可實現測量功能，減小了故障率；為了實現MEMS微波駐波計的狀態轉換功能，在其提取支路上添加MEMS微波開關；當MEMS微波開關處于關斷狀態時，入射微波功率不再被提取，直接傳輸到輸出端口，減小了不需要檢測時微波功率的損耗。該狀態可控的對稱型熱電式MEMS微波駐波計提高了MEMS微波駐波計的可靠性，而且具有低損耗、小芯片面積以及與砷化鎵單片微波集成電路工藝兼容的特點。

技術領域

本發明涉及一種在線檢測駐波比的微波駐波計及其制備方法，尤其涉及一種基于MEMS（Micro-Electro-Mechanical-System，微機電系統）技術的狀態可控的對稱型熱電式MEMS微波駐波計及制備方法。

背景技術

在現代微波高密度集成微系統中，微波駐波計是微波系統模塊自檢測應用的關鍵元件，用來表征微波系統中駐波比的大小。微波高密度集成微系統要求天線、TR組件等模塊高度集成，用于微型偵查、干擾和頻率檢測等。隨著微波系統尺寸越來越小且集成化程度越來越高，高度集成后的微系統性能差別大、難拆除、難測量，并且長期工作和受環境影響易造成其組件失效，因此實現在線檢測微波系統的駐波比至關重要。目前，測量微波系統的駐波比的方法主要有兩種：一種是基于網絡分析儀測量，此方法可以提供比較準確和完整的信號測量，但是它僅適用于系統處于非工作系統狀態，并且每次需要人工操作儀器才能完成單次測試。對于經常需要檢測的許多模塊來說，通過這種方式測量微波系統的可靠性，勢必顯的過于繁瑣。另一種是基于微波駐波計測量，此方法將微波駐波計嵌入在放大器和天線之間，可以在微波系統處于工作狀態下進行測量，并可執行連續測試。這種測量方便快速，尤其適合大批量檢測，并對微系統的影響可以降到很小。一般而言，微波駐波計主要包括兩部分：一是微波信號的提取部分，二是被提取微波信號的檢測部分。對于微波信號的提取部分，其可分為基于多端口環形結、基于采樣傳輸線和基于定向耦合器等結構；而對于被提取微波信號的檢測部分，通常采用二極管、邏輯電路和熱敏電阻等結構。然而，這些駐波計表現出體積較大、有源檢測、工作頻率單一且無法實現狀態轉換功能。因此，迫切需要研制出一種具有微型化、低功耗、集成化、低成本、工作狀態可控且在線檢測駐波比的微波駐波計，以嵌入到微波高密度集成微系統中，從而實現微波微系統的自檢測。隨著MEMS技術的深入研究，基于MEMS技術開發實現上述功能的對稱型熱電式MEMS微波駐波計成為可能。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中存在的不足，提供一種狀態可控的對稱型熱電式MEMS微波駐波計，采用全無源結構構成，微波信號從端口一處的共面波導（CPW）傳輸線上輸入，經過對稱型定向耦合器的主傳輸線傳輸至端口二處的CPW傳輸線并輸出，表明該結構不消耗直流功率且為在線式器件；其制備方法與砷化鎵基單片微波集成電路工藝兼容；因而，本發明提出的一種具有狀態可控的對稱型熱電式MEMS微波駐波計具有微型化、低功耗、集成化、低成本、工作狀態可控且在線檢測駐波比的特點。