基于MEMS功率传感技术的单片微波相位集成检测系统的设计理论和实现方法的研究

研究内容和意义简介：微波相位检测广泛地应用在民用和军用微波通讯领域，利用MEMS技术实现微波相位检测的单片系统集成有着重要意义。本项目创新地提出了基于MEMS 功率传感技术的单片微波相位集成检测系统结构性方案，其特点是设计集成微波功率分配/合成器和移相器平衡地处理信号以提高检测精度，针对功率大小设计MEMS电容式和热电式两种微波功率传感器的级联结构以提高灵敏度和抗烧毁水平，整个系统由无源器件构成以实现零直流功耗。核心研究内容是建立一套完整的基于MEMS功率传感技术的单片微波相位集成检测系统的设计理论和实现方法，包括：（1）功分/功合器和移相器的微波集成设计、功率传感器的电-力-电和电-热-电转换设计理论研究；（2）应用理论研究成果指导微波相位检测系统的设计、GaAs MMIC工艺进行的单片系统集成及其封装测试；（3）试验结果验证基于MEMS技术的微波相位检测系统设计理论和实现方法的有效性。

本项目完成了基于MEMS 功率传感技术的单片微波相位集成检测系统的模拟、设计、制备、封装和测试等工作，最终，建立一套完整的基于MEMS功率传感技术的单片微波相位集成检测系统的设计理论和实现方法，包括：（1）完成了功分/功合器和移相器的微波集成设计、功率传感器的电-力-电和电-热-电转换设计理论研究；（2）应用理论研究成果，完成了微波相位检测系统的设计，完成了GaAs MMIC工艺进行的单片系统集成，完成了封装测试；（3）通过试验证了基于MEMS技术的微波相位检测系统设计理论和实现方法的有效性。 微波相位检测的研究成果广泛地应用在民用和军用微波通讯领域，利用MEMS技术实现微波相位检测的单片系统集成有着重要意义。.其创新之处：1、完成了集成微波功率分配/合成器和移相器平衡地处理信号，提高了检测精度，可测相位的范围为 ，可以区分信号的超前或滞后关系；2、针对功率大小完成了MEMS电容式和热电式两种微波功率传感器的级联结构，提高了灵敏度和抗烧毁水平；3、整个系统由无源器件构成，实现了零直流功耗。4、使用奇偶模分析的方法，建立了功分器/功合器精确的S参数模型和双通道相位检测系统中信号处理部分的S参数模型，分析了移相器相位偏差对系统带来的影响。.相位检测器相位测试结果：灵敏度分别为58.57μV/degree@23dBm，27.86μV/degree@20dBm，14.52μV/degree@17dm和7.22μV /degree@14dBm；双通道相位检测器输入端口回波损耗小于-10dB，输入端口之间的隔离度小于-13dB。.本项目通过三年的研究，发表了标注该课题资助号（60976094）被SCI收录国际学术刊物论文23篇，国际重要学术会议被EI收录论文6篇，国内核心刊物被EI收录学术论文4篇，其中在微电子机械系统专业国际顶级刊物IEEE JMEMS发表论文两篇，在电子器件专业国际顶级刊物IEEE EDL发表论文两篇，国际上传感器权威期刊IEEE JSENSORS两篇，国际上微机械和微工程权威期刊JMM五篇，国际上执行器和传感器权威期刊SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL 五篇。已毕业博士生1名，另外1名博士生2013年将毕业；已毕业硕士生4名，另外3名硕士士生2013年将毕业。申请并获受理国家发明专利4项。.