MEMS在线式微波频率检测器的研究
在微波技术领域中，频率是微波信号的最基本和最重要的参数之一，频率与许多不同的学科领域的联系非常密切，因此，微波频率的测量有重要的意义。通过调研近十年的国内外文献，在微波频段主要有五种频率检测方法:谐振法、相位比较法、差频法、光子技术法和电子计数法。其中相位比较法具有结构简单，可测频带范围宽的优点，同时易于与MEMS技术的集成，能适应当前系统小型化的要求，相对于其它方法更有优势。 本文基于相位比较法的测频原理模拟并设计了一种中心频率在35GHz的MEMS在线式微波频率检测器，它主要是由MEMS悬臂梁式耦合结构、功分器、CPW传输延迟线和MEMS微波功率传感器构成。本文主要研究成果包括: (1)以典型的Wilkinson功分器为基础，通过改善该传输线的连续性，削弱了传输线拐角对于微波性能的影响，设计了一个中心频率在34GHz的功分器，在30GHz～40GHz范围内，其输入端口回波损耗在-19dB以下，最小值约为-39dB，输入端口和输出端口间的插入损耗在中心频率处约为-3.66dB，满足了微波频率检测器的需求。 (2)由于目前所发表的MEMS频率检测器都是终端式的，不能实现在线检测，因此，本文首次提出了一种在线式的MEMS微波频率检测器。利用软件HFSS对其进行了模拟，在30GHz～40GHz范围内，其输入端口的回波损耗在-30dB以下，输入输出端口间的插入损耗不到-0.8dB，频带范围较宽并且线上损耗较小。 (3)基于GaAs MMIC工艺，制备和测试了该种MEMS在线式微波频率检测器，利用微波网络分析仪测试获取了器件的S参数，在30GHz～40GHz范围内其输入端口的回波损耗在-24dB以下，而输入输出端口间的插入损耗小于-1dB。 (4)在考虑传输线损耗的基础上，自底向上地建立了MEMS在线式微波频率检测器的S参数解析模型，并总结了多端口网络S参数模型的推导方法。并对S参数模型的计算结果、软件模拟结果以及S参数测试结果进行了比较，分析了S参数模型的准确性和结果之间存在差异的原因，为优化该微波频率检测器提供了方向。
微波频率检测器;工艺参数;相位比较法;S参数模型;传输线损耗
东南大学
硕士
微电子学与固体电子学
廖小平
2014
中文
TM935.1
69
2015-05-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）