MEMS微波相位檢測(cè)器的研究.pdf

1、本文完成了對(duì)工作在X波段的一種新型微波相位檢測(cè)系統(tǒng)的模擬、設(shè)計(jì)、制備等工作，其主要內(nèi)容包括:
　　(1)為減小新型微波相位檢測(cè)系統(tǒng)的版圖面積，本文在傳統(tǒng)Wilkinson微波功率分配器的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行了微型化設(shè)計(jì)。通過(guò)應(yīng)用增加負(fù)載電容來(lái)減小Wilkinson微波功率分配器傳輸線的方法，將λ/4長(zhǎng)度傳輸線縮短為λ/8，微型化后版圖面積縮小了47％。并通過(guò)HFSS軟件對(duì)微型化后的器件進(jìn)行模擬優(yōu)化，得到最優(yōu)尺寸。最終得到一個(gè)中心工作頻

2、率在10GHz的微波功率分配器;其中端口1的回波損耗小于-15dB@8～12GHz，最小值約為-31.15dB@GHz;輸入端口1和輸出端口2間的插入損耗為-3.24dB@10GHz;隔離度小于-10dB@8～12GHz;端口2和端口3的回波損耗S22和S33均小于-15dB@8～12GHz。最后對(duì)微波功率分配器S參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，其中端口1的回波損耗小于-15dB@8～12GHz，輸入端口1和輸出端口2間的插入損耗約為-4dB@8～12

3、GHz，端口1的回波損耗最小值為-25dB@10.5GHz，該微波參數(shù)滿足了微波相位檢測(cè)系統(tǒng)級(jí)聯(lián)的需求。
　　(2)電容式微波功率傳感器是新型相位檢測(cè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，為此本文設(shè)計(jì)了一個(gè)工作在X波段的電容式微波功率傳感器。通過(guò)對(duì)傳感器進(jìn)行模擬和優(yōu)化最終確定了傳感器的尺寸，在尺寸確定的基礎(chǔ)上對(duì)電傳感器進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果表明:對(duì)于基本結(jié)構(gòu)微波功率傳感器，其S11小于-36.6dB@8～12GHz，最小值為-57.7dB@10.3GH

4、z，S21為-0.12dB到-0.084dB;漸變補(bǔ)償式微波功率傳感器，其Sn小于-37dB@8～12GHz，最小值-53dB@10.4GHz; S21小于-0.119dB@8～10GHz。從模擬結(jié)果不難看出電容式微波功率傳感器在整個(gè)X波段內(nèi)都有較小的回波損耗和插入損耗。最終測(cè)試出傳感器固支梁的pull-in電壓約為35V，靈敏度為6.25fF/W。
　　(3)完成對(duì)新型微波檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模擬與優(yōu)化，并完成版圖繪制和芯片結(jié)構(gòu)的制備

5、與系統(tǒng)的S參數(shù)測(cè)試。該系統(tǒng)在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，在參考信號(hào)和待測(cè)信號(hào)輸入端外加電容式微波功率傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)幅度的檢測(cè)。改進(jìn)后的設(shè)計(jì)，不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)未知幅度信號(hào)的相位檢測(cè);而且系統(tǒng)四端口更加對(duì)稱，S21和S41差異更小:S21為-6.53dB@10GHz，S41為-6.69dB@10GHz，系統(tǒng)的S參數(shù)有明顯的改善，相位差隨頻率變化更為線性，中心頻率處的相位差更接近45°，版圖面積從6136μm×4424μm減小為5917μ