MEMS微波頻率檢測器的研究.pdf

1、隨著MEMS技術(shù)的不斷發(fā)展，RF MEMS器件的研究成為行業(yè)研究的熱點(diǎn)和行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。由于其性能的優(yōu)越性，促使RF MEMS的應(yīng)用范圍越來越廣，其中雷達(dá)通信領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用大大加速了其發(fā)展速度。微波頻率作為微波信號(hào)的最基本參數(shù)，一直是微波領(lǐng)域各種研究的基礎(chǔ)。微波頻率檢測方法的研究也制約著微波信號(hào)檢測方法的改進(jìn)，影響到微波器件的進(jìn)一步應(yīng)用。目前已有的微波頻率檢測方法，主要分為以下幾類：外差法、計(jì)數(shù)法、諧振法和比相法四種。其中比相法由于其寬

2、頻帶、易于集成、結(jié)構(gòu)簡單和易使用MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，相對(duì)于其它方法有較大的優(yōu)越性。所以本文利用比相法的原理設(shè)計(jì)一種基于MEMS的微波頻率檢測器。 本文針對(duì)這種寬頻帶、可測未知連續(xù)信號(hào)、小體積和大測量范圍的微波頻率檢測器進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容包括： （1）提出了一種基于MEMS的X波段微波頻率檢測器。將未知信號(hào)功分為三條支路，利用支路間的比對(duì)和相位差，通過將微波頻率檢測轉(zhuǎn)化為相位差檢測，對(duì)相位差采用微波功率傳感器進(jìn)行測量

3、最終實(shí)現(xiàn)微波頻率的測量。 （2）這種頻率檢測器結(jié)構(gòu)包括了一種改進(jìn)設(shè)計(jì)的一分三功分器、傳輸延遲線結(jié)構(gòu)、二合一功合器和兩種微波功率傳感器。這兩種功率傳感器采用MEMS電容式傳感器和熱電式功率傳感器實(shí)現(xiàn)，分別測量大功率信號(hào)和小功率信號(hào)，這種設(shè)計(jì)擴(kuò)大了整個(gè)微波頻率器的測量范圍。三支路的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也克服了以前方案不能測量功率未知信號(hào)的不足。 （3）微波頻率檢測器中的每一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊的性能，都將會(huì)對(duì)頻率檢測的性能造成影響，所以本文重點(diǎn)研

4、究和模擬設(shè)計(jì)了每一個(gè)模塊，使其具有寬頻帶、小的回波損耗和插入損耗。 （4）對(duì)已流片的兩支路微波頻率檢測器進(jìn)行了測量并分析了產(chǎn)生誤差的原因。在8～12GHz頻域內(nèi)，實(shí)驗(yàn)中對(duì)功率為17dBm信號(hào)采用MEMS電容式傳感器進(jìn)行檢測，精度為5．6*105GHz·μF-1；對(duì)10dBm的信號(hào)采用熱電式功率傳感器進(jìn)行檢測，其精度為6．7*10-3GHz·μV-1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該微波頻率檢測器設(shè)計(jì)的有效性。 （5）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模擬和測