MEMS微波功率傳感器及其檢測(cè)系統(tǒng)的研究.pdf

1、本文研究設(shè)計(jì)了一種新型的MEMS微波功率傳感器及其檢測(cè)系統(tǒng)。
　　 首先，介紹了微電子機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展歷史，研究了傳統(tǒng)的微波功率傳感器的發(fā)展歷程和應(yīng)用領(lǐng)域，指出了傳統(tǒng)的微波功率傳感器存在的主要問題，并對(duì)組成微波功率傳感器檢測(cè)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。然后，敘述了終端式微波功率傳感器的傳熱學(xué)原理及熱電效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，提出了一種新型的對(duì)稱式MEMS微波功率傳感器。與傳統(tǒng)微波功率傳感器相比，這種新

2、結(jié)構(gòu)的右端加入了與左端完全相同的共面波導(dǎo)傳輸線、終端負(fù)載電阻和熱電堆。微波功率首先通過左端共面波導(dǎo)(CPW)傳輸給終端負(fù)載電阻使其發(fā)熱，熱量使放置在左端負(fù)載電阻附近的左端熱電堆的溫度升高，同時(shí)，右端的終端負(fù)載電阻也吸收直流功率的能量從而使右端熱電堆的溫度升高，通過調(diào)節(jié)右端直流功率的大小，使左右兩端的熱電堆輸出端熱電勢(shì)相等，則左端待測(cè)微波信號(hào)的微波功率就等于右端負(fù)載電阻消耗的直流功率，從而很方便的實(shí)現(xiàn)用直流功率來替代微波功率的目的，實(shí)現(xiàn)直

3、接測(cè)量，而傳統(tǒng)的微波功率傳感器要根據(jù)輸出的電壓反推輸入的微波功率。與傳統(tǒng)的MEMS微波功率傳感器相比，這種新型對(duì)稱式的微波功率傳感器利用差分原理，由于兩端的熱損失相同，所以抵消了各種熱損失所帶來的測(cè)量誤差，并且消除了溫度漂移。然后，建立了該傳感器的熱學(xué)解析模型，利用ANSYS模擬了傳感器的溫度分布以驗(yàn)證該熱學(xué)模型的正確性；此外，利用傳感器微波損耗模型推導(dǎo)了微波損耗功率和損耗電壓的表達(dá)式。
　　 接著，設(shè)計(jì)了這種新型傳感器的版圖和

4、工藝制備流程，并對(duì)流水后的傳感器芯片進(jìn)行了測(cè)試和分析。針對(duì)微波功率傳感器輸出的是微弱信號(hào)，設(shè)計(jì)了MEMS微波功率傳感器的檢測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)由放大電路和低通濾波電路組成，分別對(duì)放大電路、低通濾波電路和檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了模擬仿真；通過Protel制備PCB后又對(duì)其各自進(jìn)行了測(cè)試分析。通過搭建一個(gè)測(cè)試平臺(tái)對(duì)微波功率傳感器和檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行整體測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明檢測(cè)系統(tǒng)可以很好放大處理微波功率傳感器輸出的微弱信號(hào)。
　　 最后，對(duì)本文進(jìn)行了總結(jié)