MEMS微波信號(hào)相位檢測(cè)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(cè)量是上世紀(jì)九十年代開(kāi)始研究的,頻率和相位也是微波測(cè)量的重要參數(shù),但基于MEMS技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案尚未有文獻(xiàn)報(bào)道,本文的目的就是要提出一種基于MEMS的技術(shù)方案以實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)相位及頻率的測(cè)量。微波信號(hào)相位檢測(cè)系統(tǒng)在相控陣?yán)走_(dá)、天線、鎖相環(huán)、相位測(cè)量設(shè)備等系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用,目前實(shí)現(xiàn)微波相位檢測(cè)的方法主要有二極管結(jié)構(gòu)、乘法器結(jié)構(gòu)及矢量運(yùn)算法,矢量運(yùn)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(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但它的測(cè)量范圍僅有半個(gè)周期,即0°～180°。在矢量運(yùn)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(hào)相位檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)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(cè)量范圍達(dá)到了-180°～180°。 本文對(duì)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(jìn)行了設(shè)計(jì),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(duì)微波信號(hào)相位檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量精度的影響,提出了MEMS對(duì)稱式微波信號(hào)相位檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)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(duì)芯片面積的影響很大,利用電容補(bǔ)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(duì)于MEMS電容式微波功率傳感器,本文主要針對(duì)阻抗匹配、可測(cè)信號(hào)的最大幅度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),并分析了功率測(cè)量精度與信號(hào)幅度的關(guān)系,給出了提高M(jìn)EMS電容式微波功率傳感器測(cè)量精度的

4、一些方法。對(duì)固支梁采用一維等效模型進(jìn)行分析,在忽略邊緣電容影響的情況下,建立了MEMS微波信號(hào)相位檢測(cè)系統(tǒng)的解析模型,利用ADS軟件對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)仿真,得到的模擬結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果的誤差小于3.5％。 本研究在微波信號(hào)相位檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出了MEMS微波信號(hào)頻率檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案,并建立了它的解析模型,利用HFSS軟件對(duì)其進(jìn)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(jì)算結(jié)果比較吻合,頻率絕對(duì)誤差低于