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一种新型MEMS微波功率传感器的理论模型与优化设计 被引量：10
1
作者 黄从朝 黄庆安 廖小平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期1938-1944,1950,共8页
提出了一种新型的MEMS微波功率传感器.与传统的结构相比,新结构具有测量误差小、设计简单、使用方便等显著优点.然后在全面考虑了热传导、热对流、热辐射三种传热机制的基础上,对传感器的主要部分即热电堆建立了热模型,进而导出了灵敏... 提出了一种新型的MEMS微波功率传感器.与传统的结构相比,新结构具有测量误差小、设计简单、使用方便等显著优点.然后在全面考虑了热传导、热对流、热辐射三种传热机制的基础上,对传感器的主要部分即热电堆建立了热模型,进而导出了灵敏度、时间常数、噪声的理论解析式.最后根据拉格朗日乘数法原理,以给定的时间常数和噪声大小为约束条件,求得灵敏度达最大时热偶长度和串联数目的最佳值. 展开更多
关键词 新型MEMS微波功率传感器 热电堆 理论模型 优化
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一种新型MEMS微波功率传感器的设计与模拟 被引量：8
2
作者 田涛 廖小平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期611-614,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 MEMS 微波功率传感器 三明治结构 热传导 回波损耗
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基于单片式微波集成电路的终端式MEMS微波功率传感器(英文) 被引量：6
3
作者 许映林 廖小平 田涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1656-1659,共4页
提出了一种基于塞贝克效应的终端式MEMS微波功率传感器,该传感器的制作工艺与GaAs单片式微波集成电路(MMIC)工艺兼容。利用热电偶检测温度差,生成与微波功率成比例的直流电压,由GaAs/Au热电偶串联构成热堆。传感器将电功率转化为热,再... 提出了一种基于塞贝克效应的终端式MEMS微波功率传感器,该传感器的制作工艺与GaAs单片式微波集成电路(MMIC)工艺兼容。利用热电偶检测温度差,生成与微波功率成比例的直流电压,由GaAs/Au热电偶串联构成热堆。传感器将电功率转化为热,再间接测量热堆生成的直流电压。采用微机械加工技术,去除了器件底部的GaAs衬底,从而减小了热损耗和电磁损耗,提高了灵敏度。测试结果表明,在0～20GHz内,HFSS模拟的S11<-22dB;测试输入功率为-20～20dBm时,频率为0～20GHz;在20GHz时,灵敏度高于0.15mV/mW;在整个频率范围内,回波损耗低于-26dB。 展开更多
关键词 MEMS 微波功率传感器 MMIC
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微梁结构热偶微波功率传感器芯片的制作工艺 被引量：1
4
作者 者文明 崔大付 +2 位作者 陈德勇 王利 王蕾 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2002年第11期31-33,共3页
在微波技术研究中 ,微波功率是表征微波信号特性的一个重要参数。微波功率测量已成为电磁测量的重要部分 ,可应用于很多场合 ,如发射机输出功率 (包括天线系统辐射的功率 )和振荡器输出功率的测量、毫瓦计的校准、标准信号发生器的校准... 在微波技术研究中 ,微波功率是表征微波信号特性的一个重要参数。微波功率测量已成为电磁测量的重要部分 ,可应用于很多场合 ,如发射机输出功率 (包括天线系统辐射的功率 )和振荡器输出功率的测量、毫瓦计的校准、标准信号发生器的校准等。微波功率传感器是微波功率计探头中的核心元件。微梁结构热偶微波功率传感器芯片选择具有低电阻温度系数的Ta2 N和高热电功率塞贝克系数的Si作为热偶材料 ,利用半导体工艺和MEMS工艺制作 ,并最终研制成合格的芯片。芯片具有尺寸小、功耗低、灵敏度高、频带宽等特点。简要介绍了芯片的结构原理 ,并详细介绍了芯片的制作工艺。 展开更多
关键词 热偶 微波功率 微梁结构热偶微波功率传感器 MEMS工艺 芯片制作
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利用微波功率传感器判断新一代天气雷达故障 被引量：1
5
作者 胡帆 柴秀梅 +1 位作者 王凌震 周红根 《气象》 CSCD 北大核心 2011年第8期1042-1044,共3页
近年来,以平面掺杂势垒二极管为核心构成的微波功率传感器与小功率计配合,能实现对微波功率的高速、高精度和连续测量,广泛应用于天气雷达等高频设备信号功率的测量。文章详细阐述了微波功率传感器的特性和电路原理,以及该传感器与小功... 近年来,以平面掺杂势垒二极管为核心构成的微波功率传感器与小功率计配合,能实现对微波功率的高速、高精度和连续测量,广泛应用于天气雷达等高频设备信号功率的测量。文章详细阐述了微波功率传感器的特性和电路原理,以及该传感器与小功率计的连接、设置和使用方法。并以在CINRAD/SA雷达发射机、接收机中两个典型故障检修事例,论述了微波功率传感器在天气雷达上的应用。 展开更多
关键词 平面掺杂势垒二极管 高速高精度微波功率传感器 原理 CINRAD/SA 应用
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MEMS微波功率传感器等效电路模型的研究 被引量：3
6
作者 白雪婧 胡加杨 +1 位作者 李龙飞 王德波 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期152-159,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 微波功率传感器 等效电路 温度分布 理论模型 灵敏度
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微梁结构热偶微波功率传感器的灵敏度分析
7
作者 者文明 崔大付 陈德勇 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2003年第3期1-3,共3页
在微波技术研究中 ,微波功率是表征微波信号特性的一个重要参数。微波功率测量已成为电磁测量的重要部分 ,可应用于很多场合 ,如发射机输出功率 (包括天线系统辐射的功率 )和振荡器输出功率的测量 ,毫瓦计的校准 ,标准信号发生器的校准... 在微波技术研究中 ,微波功率是表征微波信号特性的一个重要参数。微波功率测量已成为电磁测量的重要部分 ,可应用于很多场合 ,如发射机输出功率 (包括天线系统辐射的功率 )和振荡器输出功率的测量 ,毫瓦计的校准 ,标准信号发生器的校准等。微波功率传感器是微波功率计探头中的核心元件。微梁结构热偶微波功率传感器选择具有低电阻温度系数的Ta2 N和高热电功率塞贝克系数的Si作为热偶材料 ,利用半导体工艺和MEMS工艺制作。器件获得了比薄膜结构更高的灵敏度 ,并且具有动态范围大、零点漂移小等特点 ,此结构已有多种形式。着重从理论上分析了MIS结构对该传感器灵敏度的影响 ,并提出了一种新的结构设计 。 展开更多
关键词 热偶 微梁结构微波功率传感器 MIS结构
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掺杂n^(+) GaAs的热电式MEMS微波功率传感器在Ka波段的研究
8
作者 洪阳 张志强 +2 位作者 孙国琛 郑从兵 刘佳琦 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期143-147,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 MEMS 微波功率传感器 掺杂n^(+)GaAs 灵敏度 信噪比
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Ka波段在线自检测MEMS微波功分器的设计与优化 被引量：3
9
作者 郑从兵 张志强 黄晓东 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1229-1234,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 MEMS 自检测 微波功分器 微波功率传感器
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