微波功率傳感器后端檢測系統(tǒng)的設計與研究.pdf

1、本文設計了一種新型的MEMS微波功率傳感器后端的檢測系統(tǒng)。
　　首先介紹了微波功率傳感器的定義及其應用領域，研究了傳統(tǒng)的微波功率傳感器的基本工作原理，并對檢測系統(tǒng)的放大電路和濾波電路分別做了介紹，概括了本文主要的研究工作。
　　其次是利用熱電轉換原理和傅里葉熱穩(wěn)態(tài)方程，建立熱電式MEMS微波功率傳感器靈敏度的一維解析模型，討論分析了相關參數(shù)與靈敏度的關系，然后結合MEMS微波功率傳感器的特點，對其進行細化分區(qū)，對各區(qū)列出了傅

2、里葉熱方程，提高了模型的實用性。并在此基礎上，得到了MEMS微波功率傳感器的近似解析模型。最后研究推導MEMS微波功率傳感器的系統(tǒng)級模型，該模型包含了輸出電壓跟輸入信號的功率及頻率三者的關系。利用微波探針測試平臺測試熱電式微波功率傳感器，通過改變輸入信號的功率以及頻率，來得出相應的輸出熱電勢。當微波頻率為8GHz、10GHz、12GHz時，傳感器靈敏度分別是0.231mV/mW、0.220mV/mW和0.215mV/mW。當微波功率為5

3、0mW，100mW時，輸出熱電勢是隨著頻率的增加而減小，這些都為傳感器的系統(tǒng)集成提供了有利的理論基礎。
　　接著設計了一個微弱信號的檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度放大，低頻噪聲的濾波。該檢測系統(tǒng)由兩部分構成，即放大電路和濾波電路。放大部分采用高精度、增益可控的AD8221作為核心芯片，濾波部分采用二階壓控電壓源低通濾波電路。通過PSpice對放大電路、濾波電路以及整個檢測系統(tǒng)進行仿真分析，得出檢測系統(tǒng)的增益為750（可調(diào)電阻值為1

4、00Ω），通頻帶為80Hz。接著對檢測系統(tǒng)進行MC仿真，目的是分析來得到可調(diào)電阻RG在10％的隨機變化范圍內(nèi)，對檢測系統(tǒng)的直流特性以及交流特性的影響情況。
　　最后加工制作微波功率傳感器的檢測系統(tǒng)并進行測試，然后將測試數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)進行對比分析，即當RG分別為80Ω、90Ω、100Ω、110Ω時，測試檢測系統(tǒng)的增益分別為782、751、742、715，而理論值分別為790、760、750、720。因此該系統(tǒng)可以很有效地檢測MEMS