專利名稱：基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出了基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端，屬于微 電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，自動(dòng)增益控制(AGC)是微波接收機(jī)前端最為重要的一部分。它 主要包括模擬和數(shù)字型的AGC。一般來說，AGC在微波接收機(jī)前端中的基本功能是當(dāng)天線接 收到過大或過小的微波信號(hào)，通過閉環(huán)反饋的方式控制低噪聲放大器的增益使輸出信號(hào)的 電平保持相對(duì)穩(wěn)定。然而，采用傳統(tǒng)的AGC技術(shù)的微波接收機(jī)前端具有很多的不足，如有限 的線性動(dòng)態(tài)范圍、較大損耗，而且，是由電路的輸出信號(hào)的內(nèi)閉環(huán)負(fù)反饋進(jìn)行增益控制，外 閉環(huán)負(fù)反饋以避免信號(hào)過載，實(shí)現(xiàn)起來較為復(fù)雜。近年來，隨著MEMS技術(shù)的快速發(fā)展，并對(duì) 在線式MEMS微波功率傳感器進(jìn)行了深入的研究，使基于MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)上述功能的微波接 收機(jī)前端成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微 波接收機(jī)前端，通過在線式MEMS微波功率傳感器的自檢測(cè)，將部分被監(jiān)測(cè)的功率值轉(zhuǎn)換為 直流電平，該直流電平在線控制可衰減和可放大預(yù)處理器以保持低噪聲放大器的輸入端的 信號(hào)電平穩(wěn)定，再經(jīng)增益固定的低噪聲放大器放大后，可保證該微波接收機(jī)前端的輸出保 持穩(wěn)定；另一方面，在微波天線突發(fā)性接收到超大的微波信號(hào)時(shí)，能有效地起到保護(hù)低噪聲 放大器的作用，避免其過載；因此，基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前 端擴(kuò)大了微波接收機(jī)的線性動(dòng)態(tài)范圍，具有較高的線性度、較低的損耗和較小的體積，并提 高了抗燒毀水平。技術(shù)方案本發(fā)明的基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端， 包括8個(gè)模塊微波天線、微波濾波器、在線式MEMS微波功率傳感器、可衰減和可放大預(yù)處 理器、低噪聲放大器、混頻器、本地振蕩器和中頻濾波器。當(dāng)微波天線接收到微波信號(hào)，該微 波信號(hào)經(jīng)微波濾波器的選擇，再通過在線式MEMS微波功率傳感器的自檢測(cè)，在線控制可衰 減和可放大預(yù)處理器，使得輸出相對(duì)穩(wěn)定的微波信號(hào)流經(jīng)固定增益的低噪聲放大器，而后 被放大的微波信號(hào)經(jīng)混頻，使該微波信號(hào)下變頻到中頻，再經(jīng)中頻濾波器選頻后，接收機(jī)后 端便可得到可處理的中頻信號(hào)。在線式MEMS微波功率傳感器以其優(yōu)越的微波特性和小體積在微波集成電路中實(shí) 現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)、增益控制和電路保護(hù)。它通過MEMS膜橋按一定比例把微波濾波器輸出的微 波信號(hào)功率耦合出一部分，絕大部分的微波信號(hào)直接輸出到可衰減和可放大預(yù)處理器；被 耦合出來的微波功率被相應(yīng)的終端電阻吸收而轉(zhuǎn)化為熱量，靠近該終端電阻的熱電堆吸收 到這種熱量，引起熱電堆的冷熱兩端存在溫差，根據(jù)Seebeck效應(yīng)，從而在熱電堆上產(chǎn)生直 流電平的輸出，實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的自檢測(cè)。
本發(fā)明的基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端利用在線式 MEMS微波功率傳感器的自檢測(cè)功能將部分被MEMS膜橋耦合的微波功率轉(zhuǎn)換為直流電平， 該直流電平在線控制可衰減和可放大預(yù)處理器，當(dāng)微波天線接收到過大或過小的微波信號(hào) 時(shí)通過直流電平在線控制可衰減和可放大預(yù)處理器使其適當(dāng)?shù)亟档突蛱岣呶⒉ㄐ盘?hào)的輸 出幅度以保持低噪聲放大器的輸入端的信號(hào)電平穩(wěn)定，再經(jīng)增益固定的低噪聲放大器放大 后，可保證該微波接收機(jī)前端的輸出保持穩(wěn)定；此外，當(dāng)微波天線突發(fā)性接收到超大的微 波信號(hào)時(shí)，通過直流電平在線控制可衰減和可放大預(yù)處理器使其較大地降低微波信號(hào)的幅 度，起到保護(hù)低噪聲放大器的作用，避免其過載；因此，基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳 感器的微波接收機(jī)前端在保證低噪聲放大器的增益不變的前提下通過在線式MEMS微波功 率傳感器的自檢測(cè)功能，在線控制可衰減和可放大預(yù)處理器實(shí)現(xiàn)信號(hào)相對(duì)穩(wěn)定的輸出，代 替了傳統(tǒng)的微波接收機(jī)前端通過AGC控制低噪聲放大器的增益變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)相對(duì)穩(wěn)定的 輸出，從而擴(kuò)大了微波接收機(jī)的線性動(dòng)態(tài)范圍，且具有較高的線性度、較低的損耗和較小的 體積，并提高了抗燒毀水平。有益效果與傳統(tǒng)的采用AGC技術(shù)的微波接收機(jī)前端相比較，本發(fā)明的基于在線 式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)
1.該發(fā)明利用在線式MEMS微波功率傳感器的自檢測(cè)功能在線控制可衰減和 可放大預(yù)處理器，它代替了傳統(tǒng)的微波接收機(jī)前端由復(fù)雜的AGC模塊控制低噪聲放大 器的增益變化，從而很簡單地實(shí)現(xiàn)了微波接收機(jī)前端的相對(duì)穩(wěn)定的輸出，并且擴(kuò)大了微波 接收機(jī)前端的線性動(dòng)態(tài)范圍。2.該發(fā)明不需額外的避免過載電路，可直接通過在線式MEMS微波功率傳感器監(jiān) 測(cè)微波天線突發(fā)性接收到超大的信號(hào)來控制可衰減和可放大預(yù)處理模塊，實(shí)現(xiàn)避免其過 載，起到保護(hù)低噪聲放大器的作用，并提高了微波接收機(jī)前端抗燒毀水平。


圖1是基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端的原理框圖。圖2是在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的A-A和B-B剖面圖。圖中包括微波天線1，微波濾波器2，在線式MEMS微波功率傳感器3，可衰減和可 放大預(yù)處理器4，低噪聲放大器5，混頻器6，本地振蕩器7，中頻濾波器8，中頻輸出9 ；其中 在線式MEMS微波功率傳感器3還包括共面波導(dǎo)傳輸線(CPff)3-l，MEMS膜橋3_2，絕緣介質(zhì) 層3-3，終端電阻3-4，熱電堆3-5，直流輸出3-6，在線式MEMS微波功率傳感器的襯底3_7。
具體實(shí)施方案本發(fā)明的基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端的具體實(shí)施 方案如下
基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端包括8個(gè)模塊微波天線1、 微波濾波器2、在線式MEMS微波功率傳感器3、可衰減和可放大預(yù)處理器4、低噪聲放大器 5、混頻器6、本地振蕩器7和中頻濾波器8。當(dāng)微波天線1接收到微波信號(hào)，該微波信號(hào)經(jīng) 微波濾波器2的選頻，再通過在線式MEMS微波功率傳感器3的自檢測(cè)，在線控制可衰減和 可放大預(yù)處理器4，使得輸出相對(duì)穩(wěn)定的微波信號(hào)流經(jīng)固定增益的低噪聲放大器5，而后被放大的微波信號(hào)經(jīng)混頻6，使該微波信號(hào)下變頻到中頻，再經(jīng)中頻濾波器8選頻后，接收機(jī) 后端便可得到可處理的中頻信號(hào)9。在線式MEMS微波功率傳感器3以其優(yōu)越的微波特性和小體積在微波集成電路中 實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)、增益控制和電路保護(hù)。它通過MEMS膜橋3-2按一定比例把微波濾波器2 輸出的微波信號(hào)功率耦合出一部分，絕大部分的微波信號(hào)直接輸出到可衰減和可放大預(yù)處 理器4 ；被耦合出來的微波功率被相應(yīng)的終端電阻3-4吸收而轉(zhuǎn)為熱量，靠近該終端電阻的 熱電堆3-5吸收到這種熱量，引起熱電堆3-5的冷熱兩端存在溫差，根據(jù)Seebeck效應(yīng)，從 而在熱電堆3-5上產(chǎn)生直流電平的輸出3-6，實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的自檢測(cè)。本發(fā)明的基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端利用在線式 MEMS微波功率傳感器3的自檢測(cè)功能將部分被MEMS膜橋3_2耦合的微波功率轉(zhuǎn)換為直流 電平3-6，該直流電平3-6在線控制可衰減和可放大預(yù)處理器4，當(dāng)微波天線1接收到過大 或過小的微波信號(hào)時(shí)通過直流電平3-6在線控制可衰減和可放大預(yù)處理器4使其適當(dāng)?shù)?降低或提高微波信號(hào)的輸出幅度，以保持低噪聲放大器5的輸入端的信號(hào)電平穩(wěn)定，再經(jīng) 增益固定的低噪聲放大器5放大后，可保證該微波接收機(jī)前端的輸出保持穩(wěn)定；此外，當(dāng)微 波天線1突發(fā)性接收到超大的微波信號(hào)時(shí)，通過直流電平3-6在線控制可衰減和可放大預(yù) 處理器4使其較大地降低微波信號(hào)的輸出幅度，起到保護(hù)低噪聲放大器5的作用，避免其過 載；因此，基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端在保證低噪聲放大器 5的增益不變的前提下通過在線式MEMS微波功率傳感器3的自檢測(cè)功能，在線控制可衰減 和可放大預(yù)處理器4實(shí)現(xiàn)信號(hào)相對(duì)穩(wěn)定的輸出，代替了傳統(tǒng)的微波接收機(jī)前端通過AGC控 制低噪聲放大器5的增益變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)相對(duì)穩(wěn)定的輸出，從而擴(kuò)大了微波接收機(jī)的線性動(dòng) 態(tài)范圍，且具有較高的線性度、較低的損耗和較小的體積，并提高了抗燒毀水平。區(qū)分是否為該結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)如下
本發(fā)明的基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端采用在線式MEMS 微波功率傳感器的自檢測(cè)功能將部分被MEMS膜橋耦合的微波功率轉(zhuǎn)換為直流電平，該直 流電平在線控制可衰減和可放大預(yù)處理器，在微波天線接收到過大或過小的微波信號(hào)時(shí)通 過直流電平在線控制可衰減和可放大預(yù)處理器使其適當(dāng)?shù)亟档突蛱岣呶⒉ㄐ盘?hào)的輸出幅 度，從而使該微波接收機(jī)前端的輸出保持相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)在微波天線突發(fā)性接收到超大的 微波信號(hào)時(shí)，可通過直流電平在線控制可衰減和可放大預(yù)處理器使其較大地降低微波信號(hào) 的輸出幅度，起到保護(hù)低噪聲放大器的作用，避免其過載，從而代替了傳統(tǒng)的微波接收機(jī)前 端中采用較復(fù)雜的AGC模塊實(shí)現(xiàn)上述功能。滿足以上條件的結(jié)構(gòu)即視為本發(fā)明的基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的 微波接收機(jī)前端。
權(quán)利要求
1.一種基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端，其特征在于該微波 接收機(jī)前端包括微波天線(1)、微波濾波器(2)、在線式MEMS微波功率傳感器(3)、可衰減 和可放大預(yù)處理器(4)、低噪聲放大器(5)、混頻器(6)、本地振蕩器(7)、中頻濾波器(8)以 及中頻輸出(9)，微波天線(1)連接到微波濾波器(2)的輸入端，微波濾波器(2)的輸出端 與在線式MEMS微波功率傳感器(3)的微波輸入端相連接，該在線式MEMS微波功率傳感器 (3)的微波輸出端和直流電平(3-6)輸出端分別連接到可衰減和可放大預(yù)處理器(4)的輸 入端和控制端，可衰減和可放大預(yù)處理器(4)后面依次接低噪聲放大器(5)、具有本地振蕩 器(7)的混頻器(6)和中頻濾波器(8)，最后實(shí)現(xiàn)微波接收機(jī)后端可處理的相對(duì)穩(wěn)定的中頻 信號(hào)(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端， 其特征在于在線式MEMS微波功率傳感器(3)具有一個(gè)MEMS膜橋(3_2)，它橫跨在由信號(hào) 線和地線構(gòu)成的CPW(3-1)上，在MEMS膜橋(3-2)的下方覆蓋絕緣介質(zhì)層(3_3)，MEMS膜橋 (3-2)的兩端與耦合分支上另外兩條CPW(3-1)的信號(hào)線相連接，這兩條CPW(3-1)的另一端 分別與終端電阻(3-4)相連接，兩組熱電堆(3-5)分別靠近但不與終端電阻(3-4)連接，這 兩組熱電堆(3-5)串聯(lián)輸出的直流電平(3-6)連接到可衰減和可放大預(yù)處理器(4)的控制 端。
全文摘要
本發(fā)明的基于在線式微電子機(jī)械微波功率傳感器的微波接收機(jī)前端采用在線式MEMS微波功率傳感器的自檢測(cè)功能將部分被MEMS膜橋耦合的微波功率轉(zhuǎn)換為直流電平，該直流電平在線控制可衰減和可放大預(yù)處理器，在微波天線接收到過大或過小的微波信號(hào)時(shí)使該微波接收機(jī)前端的輸出保持相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)在微波天線突發(fā)性接收到超大微波信號(hào)時(shí)起到保護(hù)低噪聲放大器的作用，避免其過載，并且擴(kuò)大了微波接收機(jī)前端的線性動(dòng)態(tài)范圍，從而代替了傳統(tǒng)微波接收機(jī)前端中采用較復(fù)雜的AGC模塊實(shí)現(xiàn)上述功能；而且由于這種微波接收機(jī)前端是基于MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，因此它還具有較低的損耗和較小的體積等在線式MEMS微波功率傳感器的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B1/06GK102098067SQ20111000310
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者廖小平, 張志強(qiáng) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)