基于MEMS功率传感器的无线接收式微波频率检测集成系统的设计理论和实现方法的研究

研究内容和意义简介：微波频率检测广泛地应用在军用和民用微波通讯领域，利用MEMS技术实现无线接收式微波频率检测的系统集成有着重要意义。本项目创新地提出了基于MEMS 功率传感器的无线接收式微波频率检测集成系统结构性方案，其特点是集成微波天线实施了无线接收，应用一分三功分器改善了检测精度，MEMS悬臂梁电容式和热电式两种微波功率传感器的级联提高了抗烧毁水平和灵敏度，整个系统由无源器件构成实现了零直流功耗。核心研究内容是建立一套完整的基于MEMS功率传感器的无线接收式微波频率检测集成系统的设计理论和实现方法，包括：（1）微波天线和一分三功分器的微波集成设计理论、MEMS结构的电-力-电和电-热-电转换模型；（2）理论研究成果指导微波频率检测系统的设计、GaAs MMIC工艺的系统集成及其封装测试；（3）试验结果验证基于MEMS技术的无线接收式微波频率检测集成系统的设计理论和实现方法的有效性。

本项目完成了基于MEMS功率传感器的无线接收式微波频率检测器的模拟、设计、制备、和测试等工作，最终，建立一套完整的基于MEMS功率传感器的无线接收式微波频率检测器的设计理论和实现方法，包括：（1）完成了一分三功分器、一分二功分器/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，完成了无线接收式微波频率检测器的设计，完成了GaAs MMIC工艺进行的单片系统集成；（3）通过试验证了基于MEMS功率传感器的无线接收式微波频率检测器设计理论和实现方法的有效性。无线接收式微波频率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技术实现微波频率检测的单片系统集成有着重要意义。. 其创新之处：1、实现了对功率未知的微波信号的频率的检测，并在检测系统中集成了微波天线，完成了微波频率检测集成系统从有线接收到无线接收的跨越，扩展了检测系统的适用范围；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，且制备工艺与GaAs单片微波集成电路完全兼容。. 基于MEMS功率传感器的无线接收式微波频率检测器测试结果：功率响应的灵敏度约为0.8μV/mW，频率检测的灵敏度为4.29μV/MHz@500mW。. 本项目通过三年的研究，发表了标注该课题资助号（61076108）被SCI收录国际学术刊物论文25篇，国际重要学术会议被EI收录论文8篇，国内核心刊物被EI收录学术论文3篇，其中微电子机械系统专业国际顶级刊物IEEE JMEMS 2篇，电子器件专业国际顶级刊物IEEE EDL 2篇，电子器件专业国际顶级刊物IEEE TED 1篇，国际上传感器权威期刊IEEE JSENSORS 2篇，国际上微机械和微工程权威期刊JMM 7篇，国际上执行器和传感器权威期刊SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL 5篇。已毕业博士生2名，2名博士生2014年将毕业；已毕业硕士生7名，3名硕士生2014年将毕业。申请并获授权国家发明专利3项。