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    重庆时时彩作弊器下载: T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201710052746.0

    申请日:

    2017.01.24

    公开号:

    CN106771608A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 25/00申请日:20170124|||公开
    IPC分类号: G01R25/00 主分类号: G01R25/00
    申请人: 东南大学
    发明人: 廖小平; 严德洋
    地址: 211189 江苏省南京市江宁区东南大学路2号
    优先权:
    专利代理机构: 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 32249 代理人: 杨晓玲
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201710052746.0

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器,检测器制备在高阻硅衬底上,由共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及两个直接加热式微波功率传感器所构成。其中共面波导传输线包括共面波导传输线的信号线和地线;固支梁结构包括固支梁和锚区,悬于共面波导传输线的信号线上的介质层上方;T形结由共面波导传输线的信号线、地线以及空气桥构成;直接加热式微波功率传感器包括终端电阻、半导体热偶臂、直流输出块和隔绝直流电容。本发明检测器结构简单,电路尺寸较小,可实现微波相位的在线式检测。

    权利要求书

    1.一种T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器,其特征是在高阻硅衬底(1)上制作
    SiO2层(23),在SiO2层(23)上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及直接加热式微
    波功率传感器1和直接加热式微波功率传感器2,所述的共面波导传输线由共面波导传输线
    的信号线(2)和地线(3)构成,所述的固支梁结构包括固支梁(4)、第一锚区(5)和第二锚区
    (6),固支梁结构悬于共面波导传输线的信号线(2)上的绝缘介质层(7)的上方,固支梁结构
    的第一锚区(5)通过直接加热式微波功率传感器1的共面波导传输线的信号线(12)连接直
    接加热式微波功率传感器1,第二锚区(6)通过T形结的第一共面波导传输线的信号线(16)
    连接T形结的一个输入端口,另一个输入端口通过T形结的第二共面波导传输线的信号线
    (17)连接到参考信号输入端口,T形结的输出端通过T形结的第三共面波导传输线的信号线
    (18)连接直接加热式微波功率传感器2。
    2.根据权利要求1所述的T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器,其特征是采用T形
    结进行功率合成,所述的T形结由第一空气桥(13)、第二空气桥(14)、第三空气桥(15)、第一
    共面波导传输线的信号线(16)、第二共面波导传输线的信号线(17)和第三共面波导传输线
    的信号线(18)构成,为三端口器件,可用于功率合成,无需隔离电阻,其中第一空气桥(13)、
    第二空气桥(14)、第三空气桥(15)用于共面波导传输线的地线(3)之间的互连,同时为了方
    便这三个空气桥的释放,在其上制作了一组小孔阵列。
    3.根据权利要求1所述的T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器,其特征是采用直接
    加热式微波功率传感器进行功率检测,所述的直接加热式微波功率传感器1包括半导体热
    偶臂(8)、终端电阻(9)、直流输出块(10)、隔绝直流电容(11)、共面波导传输线的信号线
    (12);所述的直接加热式微波功率传感器2包括半导体热偶臂(19)终端电阻(20)、直流输出
    块(21)、隔绝直流电容(22)。

    说明书

    T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器

    技术领域

    本发明提出了T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器,属于微电子机械系统
    (MEMS)的技术领域。

    背景技术

    现代社会中,随着雷达技术的发展,特别是在相控阵雷达、相控阵天线及加速器等
    较新技术出现以后,相移量的测量显得日趋重要。现有的相位检测方法有以下几种:利用二
    极管检波,利用乘法器结构和利用矢量运算法实现相位检测,以上方法的缺点是都需要相
    对复杂的结构。随着微电子技术的发展,现代个人通信系统和雷达系统要求微波相位检测
    器具有简单的结构,小的体积以及小的功耗。MEMS系统具有体积小、功耗低、成本低等优点。
    本发明的目的正是要提出一种基于技术的在线式微波信号相位检测器的实现方法。

    发明内容

    技术问题:本发明的目的是提出一种T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器,本
    发明在微波信号耦合方面采用固支梁耦合微波信号,在微波信号的功率检测方面采用直接
    加热式微波功率传感器,在微波相位检测方面采用矢量合成法,从而实现了在线式微波相
    位的检测。

    本发明的技术方案:T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器,在高阻硅衬底上设
    有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及两个直接加热式微波功率传感器,共面波导传
    输线由共面波导传输线的信号线和地线构成,固支梁结构包括固支梁和两侧的两个锚区,
    待测微波信号通过共面波导传输线,固支梁结构悬于共面波导传输线的信号线上的绝缘介
    质层上方,固支梁结构的上侧锚区通过直接加热式微波功率传感器1的共面波导传输线的
    信号线连接直接加热式微波功率传感器1,下侧锚区通过T形结的第一共面波导传输线的信
    号线连接T形结的一个输入端口,另一个输入端口通过T形结的第二共面波导传输线的信号
    线连接到参考信号输入端口,T形结的输出端通过T形结的第三共面波导传输线的信号线连
    接直接加热式微波功率传感器2。

    T形结由共面波导传输线的信号线、地线以及空气桥构成,为三端口器件,可用于
    功率合成,无需隔离电阻,其中空气桥用于地线之间的互连,为了方便空气桥的释放,在空
    气桥上制作了一组小孔阵列。

    直接加热式微波功率传感器由半导体热偶臂、终端电阻、直流输出块、隔绝直流电
    容、共面波导传输线的信号线构成,其作用是基于塞贝克效应对微波功率的大小进行检测,
    并以直流电压的形式输出检测结果。

    本发明提供了一种T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器,位于共面波导传输
    线上方的固支梁在线耦合出部分微波信号,固支梁结构的上端锚区连接直接加热式微波功
    率传感器检测功率大小,下端锚区将耦合信号输入T形结与参考信号进行矢量合成。根据直
    接加热式微波功率传感器直流输出电压的大小,推断出待测信号的相位。本发明的T形结固
    支梁耦合在线式微波相位检测器,不但具有易于测量的优点,而且能够实现对微波信号相
    位的在线式检测,易于集成以及与高阻硅单片微波集成电路兼容的优点。

    同时,由于固支梁耦合出来的信号功率很小,大部分的信号能够继续通过共面波
    导传输线向后传播并进行后续的信号处理,从而实现了在线式微波相位的检测。

    有益效果:本发明是T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器,采用了结构简单的
    固支梁耦合微波信号,并利用这部分耦合小信号实现微波相位的在线式检测,而大部分的
    信号能够继续在共面波导上传播并进行后续信号处理。

    附图说明

    图1为本发明的T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器俯视图;

    图2为图1 T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器的A-A’剖面图;

    图3为图1 T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器的B-B’剖面图;

    图中包括:高阻硅衬底1,共面波导传输线的信号线2和地线3,固支梁结构的固支
    梁4,第一锚区5和第二锚区6,绝缘介质层7,直接加热式微波功率传感器1的半导体热偶臂
    8、终端电阻9、直流输出块10、隔绝直流电容11和共面波导传输线的信号线12,T形结的第一
    空气桥13、第二空气桥14、第三空气桥15、第一共面波导传输线的信号线16、第二共面波导
    传输线的信号线17和第三共面波导传输线的信号线18,直接加热式微波功率传感器2的半
    导体热偶臂19、终端电阻20、直流输出块21和隔绝直流电容22,SiO2层23。在高阻硅衬底1上
    制备一次SiO2层23,在SiO2层23上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及直接加热式
    微波功率传感器1和直接加热式微波功率传感器2。

    具体实施方式

    本发明的T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器制作在高阻硅衬底1上,在高阻
    硅衬底上制备有一层SiO2层23,在SiO2层23上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及
    直接加热式微波功率传感器1和直接加热式微波功率传感器2。共面波导传输线作为本发明
    相位检测器的信号传输线,用于待测微波信号的传输,共面波导传输线由共面波导传输线
    的信号线2和地线3构成。

    固支梁结构悬于共面波导传输线的信号线2上的绝缘介质层7的上方,固支梁结构
    的第一锚区5通过直接加热式微波功率传感器1的共面波导传输线的信号线12连接直接加
    热式微波功率传感器1,第二锚区6通过T形结的第一共面波导传输线的信号线16连接T形结
    的一个输入端口,另一个输入端口通过T形结的第二共面波导传输线的信号线17连接到参
    考信号输入端口,T形结的输出端通过T形结的第三共面波导传输线的信号线18连接直接加
    热式微波功率传感器2。

    T形结由第一空气桥13、第二空气桥14、第三空气桥15、第一共面波导传输线的信
    号线16、第二共面波导传输线的信号线17、第三共面波导传输线的信号线18构成,为三端口
    器件,可用于功率合成,无需隔离电阻,其中第一空气桥13、第二空气桥14、第三空气桥15用
    于共面波导传输线的地线3之间的互连,同时为了方便这三个空气桥的释放,在其上制作了
    一组小孔阵列。

    直接加热式微波功率传感器1包括半导体热偶臂8、终端电阻9、直流输出块10、隔
    绝直流电容11、共面波导传输线的信号线12;所述的直接加热式微波功率传感器2包括半导
    体热偶臂19、终端电阻20、直流输出块21、隔绝直流电容22。直接加热式微波功率传感器基
    于塞贝克原理检测微波信号的功率大小,并以一直流电压的形式输出检测结果。

    本发明的T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器的具体实施方案如下:

    如图1,高阻硅衬底1,共面波导传输线的信号线2和地线3,固支梁结构的固支梁4,
    第一锚区5和第二锚区6,绝缘介质层7,直接加热式微波功率传感器1的半导体热偶臂8、终
    端电阻9、直流输出块10、隔绝直流电容11和共面波导传输线的信号线12,T形结的第一空气
    桥13、第二空气桥14、第三空气桥15、第一共面波导传输线的信号线16、第二共面波导传输
    线的信号线17和第三共面波导传输线的信号线18,直接加热式微波功率传感器2的半导体
    热偶臂19、终端电阻20、直流输出块21和隔绝直流电容22,SiO2层23。在高阻硅衬底1上制备
    一次SiO2层23,在SiO2层23上设有共面波导传输线、固支梁结构、T形结以及直接加热式微
    波功率传感器1和直接加热式微波功率传感器2。

    固支梁结构位于共面波导传输线的信号线2上的绝缘介质层7的上方。当待测微波
    信号通过共面波导传输线时,固支梁耦合出小部分微波信号,并且分别由固支梁结构的第
    一锚区5和第二锚区6输出。第一锚区5通过直接加热式微波功率传感器1的共面波导传输线
    的信号线12将耦合微波信号输向直接加热式微波功率传感器,并检测出其功率P1;第二锚
    区6通过T形结的第一共面波导传输线的信号线16将耦合微波信号输向T形结的一个输入
    端,其通过T形结与从待测信号输入端口输入的功率为P2的参考信号矢量合成,合成后的信
    号通过T形结的第三共面波导传输线的信号线18传输向直接加热式微波功率传感器2,并检
    测得功率为P3。记待测微波信号和参考信号的相位差为则经T形结输出的合成信号的功
    率P3与相位差存在余弦函数关系:


    基于公式(1)最终可以推导出:


    同时,由于固支梁耦合出来的信号功率很小,大部分的信号能够继续通过共面波
    导传输线向后传播并进行后续的信号处理,从而实现了在线式微波相位的检测。

    本发明的T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器的制备方法为:

    1)准备4英寸高阻Si衬底,电阻率为4000Ω·cm,厚度为400mm;

    2)热生长一层厚度为1.2mm的SiO2层;

    3)化学气相淀积(CVD)生长一层多晶硅,厚度为0.4mm;

    4)涂覆一层光刻胶并光刻,除多晶硅电阻区域以外,其他区域被光刻胶?;?,并注
    入磷(P)离子,掺杂浓度为1015cm-2,形成终端电阻;

    5)涂覆一层光刻胶,光刻多晶硅电阻图形涂覆一层光刻胶,光刻多晶硅电阻图形,
    再通过干法刻蚀形成终端电阻;

    6)涂覆一层光刻胶,光刻去除共面波导传输线以及输出电极处的光刻胶;

    7)电子束蒸发(EBE)形成第一层金(Au),厚度为0.3mm,去除光刻胶以及光刻胶上
    的Au,剥离形成传输线的第一层Au、隔绝直流电容下极板,以及输出电极;

    8)淀积(LPCVD)一层Si3N4,厚度为0.1mm;

    9)涂覆一层光刻胶,光刻并保留空气桥、隔绝直流电容和固支梁下方的光刻胶,干
    法刻蚀Si3N4,形成Si3N4介质层;

    10)均匀涂覆一层聚酰亚胺并光刻图形,厚度为2mm,保留空气桥和固支梁下方的
    聚酰亚胺作为牺牲层;

    11)涂覆光刻胶,光刻去除空气桥、固支梁、固支梁结构的锚区、共面波导传输线隔
    绝直流电容以及输出电极位置的光刻胶;

    12)蒸发500/1500/300A°的Ti/Au/Ti的种子层,去除顶部的Ti层后再电镀一层厚
    度为2mm的Au层;

    13)去除光刻胶以及光刻胶上的Au,形成空气桥、固支梁、锚区、共面波导传输线、
    隔绝直流电容上极板和输出电极;

    14)深反应离子刻蚀(DRIE)衬底材料背面,制作半导体热偶臂下方的薄膜结构;

    15)释放聚酰亚胺牺牲层:显影液浸泡,去除空气桥、固支梁下的聚酰亚胺牺牲层,
    去离子水稍稍浸泡,无水乙醇脱水,常温下挥发,晾干。

    区别是否为本发明结构的标准如下:

    本发明的T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器采用固支梁耦合微波信号,具
    有两个直接加热式微波功率传感器和一个T形结。当待测微波信号通过共面波导传输线时,
    固支梁耦合出小部分微波信号,并且分别由固支梁结构的两端锚区输出。一端锚区通过共
    面波导传输线的信号线将耦合微波信号输向直接加热式微波功率传感器;另一端通过共面
    波导传输线的信号线将耦合微波信号输向T形结,其通过T形结与参考信号矢量合成。合成
    信号的功率与参考信号的相位差存在余弦函数关系。最终利用矢量合成原理来实现微波信
    号相位的在线式检测。

    满足以上条件的结构即视为本发明的T形结固支梁耦合在线式微波相位检测器。

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    形结固支梁 耦合 在线 式微 相位 检测器
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