MEMS微波信號相位檢測系統(tǒng)的研究.pdf

1、MEMS作為一門新興技術(shù),其優(yōu)越的性能已經(jīng)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿?基于MEMS技術(shù)的微波功率測量是上世紀九十年代開始研究的,頻率和相位也是微波測量的重要參數(shù),但基于MEMS技術(shù)的實現(xiàn)方案尚未有文獻報道,本文的目的就是要提出一種基于MEMS的技術(shù)方案以實現(xiàn)微波信號相位及頻率的測量。微波信號相位檢測系統(tǒng)在相控陣雷達、天線、鎖相環(huán)、相位測量設(shè)備等系統(tǒng)中有著廣泛的應用,目前實現(xiàn)微波相位檢測的方法主要有二極管結(jié)構(gòu)、乘法器結(jié)構(gòu)及矢量運算法,矢量運算法

2、與前面兩種方法相比具有低功耗、頻帶寬、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。但它的測量范圍僅有半個周期,即0°～180°。在矢量運算法的基礎(chǔ)上,本文首次提出了基于MEMS技術(shù)的雙通道微波信號相位檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)方案,它由功分器、3dB功率分配定向耦合器和MEMS電容式微波功率傳感器組成,它的相位測量范圍達到了-180°～180°。 本文對功分器、3dB功率分配定向耦合器和MEMS電容式微波功率傳感器分別進行了設(shè)計,比較并分析了功分器與3dB功率分配定向

3、耦合器的差異對微波信號相位檢測系統(tǒng)測量精度的影響,提出了MEMS對稱式微波信號相位檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)方案,其中利用功分器和移相器取代了3dB功率分配定向耦合器。由于功分器的尺寸對芯片面積的影響很大,利用電容補償法和傳輸線彎曲法減小功分器的面積,并比較了這兩種方法；對于MEMS電容式微波功率傳感器,本文主要針對阻抗匹配、可測信號的最大幅度等技術(shù)指標進行設(shè)計,并分析了功率測量精度與信號幅度的關(guān)系,給出了提高MEMS電容式微波功率傳感器測量精度的

4、一些方法。對固支梁采用一維等效模型進行分析,在忽略邊緣電容影響的情況下,建立了MEMS微波信號相位檢測系統(tǒng)的解析模型,利用ADS軟件對其進行系統(tǒng)級仿真,得到的模擬結(jié)果與理論計算結(jié)果的誤差小于3.5％。 本研究在微波信號相位檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,進一步提出了MEMS微波信號頻率檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)方案,并建立了它的解析模型,利用HFSS軟件對其進行結(jié)構(gòu)模擬,在9GHz到11GHz的頻率范圍內(nèi),模擬結(jié)果與理論計算結(jié)果比較吻合,頻率絕對誤差低于