摘要：为了提高热电式微机电系统(MEMS)微波功率传感器的灵敏度,需要对传感器的热电特性进行研究。首先根据热-电变量之间的等效关系建立了传感器的等效电路模型,利用该模型研究了不同的GaAs衬底厚度对负载电阻电-热转换能力的影响;接着建立理论解析模型研究热传导、热对流、热辐射对不同衬底厚度的传感器的电-热转换能力的影响,推导出相应的负载电阻温度分布,验证了等效电路模型;最终,在等效电路模型的基础上建立灵敏度与噪声系数模型,综合考虑它们之间的制约关系,得到了使传感器综合性能最佳的衬底厚度设计区间。根据建立的等效电路模型,对特定衬底厚度下制备的热电式MEMS微波功率传感器进行实验测试,频率测量范围达到30 GHz,输入微波功率从1 mW增加至100 mW。该功率传感器结构的灵敏度分别为0.184 3 mV/mW@1 GHz、0.130 1 mV/mW@10 GHz、0.101 3 mV/mW@20 GHz、0.071 8 mV/mW@30 GHz,并且该结构具有较大的动态测试范围。

摘要：本文主要通过理论设计和性能测试,研究了热电堆的半导体臂n^(+)GaAs的掺杂浓度对热电式MEMS微波功率传感器在Ka波段工作性能的影响。该类传感器基于微波功率-热-电转换原理工作,其中热电堆是由半导体臂n^(+)GaAs和金属臂Au构成。通过建立理论分析模型,探究了灵敏度、信噪比与掺杂浓度之间的关系,以指导传感器的结构设计,并基于GaAs MMIC工艺制备了四种n^(+)GaAs掺杂浓度下MEMS微波功率传感器。实验结果表明:当n^(+)GaAs掺杂浓度分别为2.4×10^(18) cm^(-3)、8.5×10^(17) cm^(-3)、3.2×10^(17) cm^(-3)和1.9×10^(17) cm^(-3)时,测量的灵敏度在30 GHz分别为15.21μV/mW、17.86μV/mW、74.36μV/mW和142.34μV/mW,而其在38 GHz分别为10.91μV/mW、17.88μV/mW、48.94μV/mW和98.59μV/mW,该结果表明灵敏度随掺杂浓度增大而减小;信噪比在30 GHz分别为8.58×10^(5) W^(-1)、6.13×10^(5) W^(-1)、1.38×10^(6) W^(-1)和2.08×10^(6) W^(-1),而其在38 GHz分别为6.44×10^(5) W^(-1)、6.13×10^(5) W^(-1)、1.11×10^(6) W^(-1)和1.47×10^(6) W^(-1),该结果表明信噪比随掺杂浓度的增大先减小再增大。

摘要：提出了一种新型的三明治结构MEMS微波功率传感器结构,与传统传感器相比,新结构由于采用了垂直传热方式而具有较小的热损耗。在输入相同功率的情况下,模拟了热电堆的温度分布,三明治结构热电堆的温度高于传统结构,因此具有更高的灵敏度。同时模拟了两种结构的阻抗匹配特性,其差异不大,在1-6GHz的频率范围内,三明治结构的回波损耗小于-30dB;在6-20GHz的频率范围内,其回波损耗小于-20dB,显示了良好的匹配特性。

摘要：为了改善在线式MEMS微波功率传感器的灵敏度特性,设计了一种新型双悬臂梁结构的MEMS微波功率传感器。该结构将测试电极和锚区设计在中心信号线的两侧。建立了双悬臂梁集总电路等效模型,研究了双悬臂梁结构的微波功率传感器的微波特性。构建了枢纽式双悬臂梁静力学模型,研究并分析了新型悬臂梁结构的过载功率与灵敏度。结果表明,相比于测试电极和锚区位于信号线同侧的传统单悬臂梁结构,新型双悬臂梁结构的灵敏度提升了6~8倍。这在一定程度上解决了电容式微波功率传感器检测灵敏度较低的问题。

摘要：为改善微机电系统(MEMS)传感器在塑封过程中产生的金线偏移封装缺陷,对MEMS微波功率传感器模塑封工艺参数进行优化设计。通过正交试验,探究金线偏移与模塑封工艺参数之间的关系。结果表明:各工艺参数对金线偏移均具有显著影响,影响程度排序为:塑件温度>注射时间>铸件湿度>铸件温度,最优组合的工艺参数为A3B1C2D3。采用最优组合的工艺参数进行MEMS微波功率传感器模塑封试验,金线偏移量数值可以达到实际需要,可以优先考虑使用该工艺参数进行模塑封。

摘要：耦合式MEMS微波功率传感器的集总参数模型可用于分析并计算器件的微波特性,是设计传感器相关结构尺寸的重要参考依据。针对目前传感器日益复杂化的阻抗匹配结构,对现有的集总参数模型进行了优化,并进行了相关理论推导。实验结果表明,优化后的模型计算出的反射系数最大误差为6.0 dB,插入损耗最大误差为0.7 dB,模型准确度相较于优化前有了明显的提升。因此,优化的集总参数模型对耦合式MEMS微波功率传感器的设计与优化具有一定的应用价值与参考意义。

摘要：本文设计了一种热电式微波功率传感器后端检测系统，该检测系统包括放大电路和滤波电路两部分。设计的低噪声放大电路的放大倍数为500，设计的二阶低通滤波电路放大倍数为1．6，截止频率约为97Hz。最后对检测系统进行电路测试，测试检测系统的放大倍数约为790，截止频率约为90Hz。测试结果表明该微弱信号检测系统可以很好的放大微波功率传感器输出的微弱电压信号。

摘要：近年来,随着微机械加工技术的飞速发展,被广泛应用在微波领域中。微波功率在微波信号的产生以及传输等各个环节的测量是必不可少的,而微波功率传感器是最常见的测量工具,由于传统的微波功率传感器容易造成误差。因此,提出了一种基于MEMS技术的对称式微波功率传感器,本文对此设计进行重点探讨。

摘要：归纳了目前存在的一些减小共面波导损耗的方法,用HFSS模拟了这些方法的插入损耗和回波损耗.根据微波功率传感器的特点选取了二氧化硅隔离层的结构来制作共面波导,指出了这种结构存在的缺陷,并运用半导体物理的知识解释了造成缺陷的原因,最后提出了改进结构并通过HFSS模拟证实了这些结构的正确性.从最终的结果来看,三种优化结构得到的插入损耗绝对值均减小到了0.6dB以下,回波损耗也降到了-30dB以下.

摘要：提出了一种基于MEMS技术,由MEMS微波功分器和在线式MEMS微波功率传感器组成的在线自检测MEMS微波功分器,实现了MEMS微波功分器在Ka波段的实时在线功率自检测。MEMS微波功分器为T型功率等分功分器,由共面波导、圆形的不对称共面带线和空气桥构成,三个端口处分别放置三个相同的在线式MEMS微波功率传感器用于端口处信号功率的实时监测。该结构基于GaAs MMIC工艺,它可以与GaAs微波电路实现单片集成。通过ADS和HFSS软件的协同仿真,在中心频率34 GHz处,回波损耗S11小于-30 dB,插入损耗S21(S31)约为-4.7 dB。在26 GHz^40 GHz的频率范围内,S11约小于-15 dB,隔离度S23小于-15 dB。