专利名称：基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端的制作方法
技术领域：
本发明提出了基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端，属于微 电子机械系统(MEMS)的技术领域。
背景技术：
在无线通信系统中，自动增益控制(AGC)是微波接收机前端最为重要的一部分。它 主要包括模拟和数字型的AGC。一般来说，AGC在微波接收机前端中的基本功能是当天线接 收到过大或过小的微波信号，通过闭环反馈的方式控制低噪声放大器的增益使输出信号的 电平保持相对稳定。然而，采用传统的AGC技术的微波接收机前端具有很多的不足，如有限 的线性动态范围、较大损耗，而且，是由电路的输出信号的内闭环负反馈进行增益控制，外 闭环负反馈以避免信号过载，实现起来较为复杂。近年来，随着MEMS技术的快速发展，并对 在线式MEMS微波功率传感器进行了深入的研究，使基于MEMS技术实现上述功能的微波接 收机前端成为可能。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种基于在线式微电子机械微波功率传感器的微 波接收机前端，通过在线式MEMS微波功率传感器的自检测，将部分被监测的功率值转换为 直流电平，该直流电平在线控制可衰减和可放大预处理器以保持低噪声放大器的输入端的 信号电平稳定，再经增益固定的低噪声放大器放大后，可保证该微波接收机前端的输出保 持稳定；另一方面，在微波天线突发性接收到超大的微波信号时，能有效地起到保护低噪声 放大器的作用，避免其过载；因此，基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前 端扩大了微波接收机的线性动态范围，具有较高的线性度、较低的损耗和较小的体积，并提 高了抗烧毁水平。技术方案本发明的基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端， 包括8个模块微波天线、微波滤波器、在线式MEMS微波功率传感器、可衰减和可放大预处 理器、低噪声放大器、混频器、本地振荡器和中频滤波器。当微波天线接收到微波信号，该微 波信号经微波滤波器的选择，再通过在线式MEMS微波功率传感器的自检测，在线控制可衰 减和可放大预处理器，使得输出相对稳定的微波信号流经固定增益的低噪声放大器，而后 被放大的微波信号经混频，使该微波信号下变频到中频，再经中频滤波器选频后，接收机后 端便可得到可处理的中频信号。在线式MEMS微波功率传感器以其优越的微波特性和小体积在微波集成电路中实 现了在线监测、增益控制和电路保护。它通过MEMS膜桥按一定比例把微波滤波器输出的微 波信号功率耦合出一部分，绝大部分的微波信号直接输出到可衰减和可放大预处理器；被 耦合出来的微波功率被相应的终端电阻吸收而转化为热量，靠近该终端电阻的热电堆吸收 到这种热量，引起热电堆的冷热两端存在温差，根据Seebeck效应，从而在热电堆上产生直 流电平的输出，实现微波信号的自检测。
本发明的基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端利用在线式 MEMS微波功率传感器的自检测功能将部分被MEMS膜桥耦合的微波功率转换为直流电平， 该直流电平在线控制可衰减和可放大预处理器，当微波天线接收到过大或过小的微波信号 时通过直流电平在线控制可衰减和可放大预处理器使其适当地降低或提高微波信号的输 出幅度以保持低噪声放大器的输入端的信号电平稳定，再经增益固定的低噪声放大器放大 后，可保证该微波接收机前端的输出保持稳定；此外，当微波天线突发性接收到超大的微 波信号时，通过直流电平在线控制可衰减和可放大预处理器使其较大地降低微波信号的幅 度，起到保护低噪声放大器的作用，避免其过载；因此，基于在线式微电子机械微波功率传 感器的微波接收机前端在保证低噪声放大器的增益不变的前提下通过在线式MEMS微波功 率传感器的自检测功能，在线控制可衰减和可放大预处理器实现信号相对稳定的输出，代 替了传统的微波接收机前端通过AGC控制低噪声放大器的增益变化实现信号相对稳定的 输出，从而扩大了微波接收机的线性动态范围，且具有较高的线性度、较低的损耗和较小的 体积，并提高了抗烧毁水平。有益效果与传统的采用AGC技术的微波接收机前端相比较，本发明的基于在线 式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端具有以下显著的优点
1.该发明利用在线式MEMS微波功率传感器的自检测功能在线控制可衰减和 可放大预处理器，它代替了传统的微波接收机前端由复杂的AGC模块控制低噪声放大 器的增益变化，从而很简单地实现了微波接收机前端的相对稳定的输出，并且扩大了微波 接收机前端的线性动态范围。2.该发明不需额外的避免过载电路，可直接通过在线式MEMS微波功率传感器监 测微波天线突发性接收到超大的信号来控制可衰减和可放大预处理模块，实现避免其过 载，起到保护低噪声放大器的作用，并提高了微波接收机前端抗烧毁水平。
图1是基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端的原理框图。图2是在线式微电子机械微波功率传感器的A-A和B-B剖面图。图中包括微波天线1，微波滤波器2，在线式MEMS微波功率传感器3，可衰减和可 放大预处理器4，低噪声放大器5，混频器6，本地振荡器7，中频滤波器8，中频输出9 ；其中 在线式MEMS微波功率传感器3还包括共面波导传输线(CPff)3-l，MEMS膜桥3_2，绝缘介质 层3-3，终端电阻3-4，热电堆3-5，直流输出3-6，在线式MEMS微波功率传感器的衬底3_7。
具体实施方案本发明的基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端的具体实施 方案如下
基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端包括8个模块微波天线1、 微波滤波器2、在线式MEMS微波功率传感器3、可衰减和可放大预处理器4、低噪声放大器 5、混频器6、本地振荡器7和中频滤波器8。当微波天线1接收到微波信号，该微波信号经 微波滤波器2的选频，再通过在线式MEMS微波功率传感器3的自检测，在线控制可衰减和 可放大预处理器4，使得输出相对稳定的微波信号流经固定增益的低噪声放大器5，而后被放大的微波信号经混频6，使该微波信号下变频到中频，再经中频滤波器8选频后，接收机 后端便可得到可处理的中频信号9。在线式MEMS微波功率传感器3以其优越的微波特性和小体积在微波集成电路中 实现了在线监测、增益控制和电路保护。它通过MEMS膜桥3-2按一定比例把微波滤波器2 输出的微波信号功率耦合出一部分，绝大部分的微波信号直接输出到可衰减和可放大预处 理器4 ；被耦合出来的微波功率被相应的终端电阻3-4吸收而转为热量，靠近该终端电阻的 热电堆3-5吸收到这种热量，引起热电堆3-5的冷热两端存在温差，根据Seebeck效应，从 而在热电堆3-5上产生直流电平的输出3-6，实现微波信号的自检测。本发明的基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端利用在线式 MEMS微波功率传感器3的自检测功能将部分被MEMS膜桥3_2耦合的微波功率转换为直流 电平3-6，该直流电平3-6在线控制可衰减和可放大预处理器4，当微波天线1接收到过大 或过小的微波信号时通过直流电平3-6在线控制可衰减和可放大预处理器4使其适当地 降低或提高微波信号的输出幅度，以保持低噪声放大器5的输入端的信号电平稳定，再经 增益固定的低噪声放大器5放大后，可保证该微波接收机前端的输出保持稳定；此外，当微 波天线1突发性接收到超大的微波信号时，通过直流电平3-6在线控制可衰减和可放大预 处理器4使其较大地降低微波信号的输出幅度，起到保护低噪声放大器5的作用，避免其过 载；因此，基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端在保证低噪声放大器 5的增益不变的前提下通过在线式MEMS微波功率传感器3的自检测功能，在线控制可衰减 和可放大预处理器4实现信号相对稳定的输出，代替了传统的微波接收机前端通过AGC控 制低噪声放大器5的增益变化实现信号相对稳定的输出，从而扩大了微波接收机的线性动 态范围，且具有较高的线性度、较低的损耗和较小的体积，并提高了抗烧毁水平。区分是否为该结构的标准如下
本发明的基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端采用在线式MEMS 微波功率传感器的自检测功能将部分被MEMS膜桥耦合的微波功率转换为直流电平，该直 流电平在线控制可衰减和可放大预处理器，在微波天线接收到过大或过小的微波信号时通 过直流电平在线控制可衰减和可放大预处理器使其适当地降低或提高微波信号的输出幅 度，从而使该微波接收机前端的输出保持相对稳定，同时在微波天线突发性接收到超大的 微波信号时，可通过直流电平在线控制可衰减和可放大预处理器使其较大地降低微波信号 的输出幅度，起到保护低噪声放大器的作用，避免其过载，从而代替了传统的微波接收机前 端中采用较复杂的AGC模块实现上述功能。满足以上条件的结构即视为本发明的基于在线式微电子机械微波功率传感器的 微波接收机前端。
权利要求
1.一种基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端，其特征在于该微波 接收机前端包括微波天线(1)、微波滤波器(2)、在线式MEMS微波功率传感器(3)、可衰减 和可放大预处理器(4)、低噪声放大器(5)、混频器(6)、本地振荡器(7)、中频滤波器(8)以 及中频输出(9)，微波天线(1)连接到微波滤波器(2)的输入端，微波滤波器(2)的输出端 与在线式MEMS微波功率传感器(3)的微波输入端相连接，该在线式MEMS微波功率传感器 (3)的微波输出端和直流电平(3-6)输出端分别连接到可衰减和可放大预处理器(4)的输 入端和控制端，可衰减和可放大预处理器(4)后面依次接低噪声放大器(5)、具有本地振荡 器(7)的混频器(6)和中频滤波器(8)，最后实现微波接收机后端可处理的相对稳定的中频 信号(9)。
2.根据权利要求1所述的基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端， 其特征在于在线式MEMS微波功率传感器(3)具有一个MEMS膜桥(3_2)，它横跨在由信号 线和地线构成的CPW(3-1)上，在MEMS膜桥(3-2)的下方覆盖绝缘介质层(3_3)，MEMS膜桥 (3-2)的两端与耦合分支上另外两条CPW(3-1)的信号线相连接，这两条CPW(3-1)的另一端 分别与终端电阻(3-4)相连接，两组热电堆(3-5)分别靠近但不与终端电阻(3-4)连接，这 两组热电堆(3-5)串联输出的直流电平(3-6)连接到可衰减和可放大预处理器(4)的控制 端。
全文摘要
本发明的基于在线式微电子机械微波功率传感器的微波接收机前端采用在线式MEMS微波功率传感器的自检测功能将部分被MEMS膜桥耦合的微波功率转换为直流电平，该直流电平在线控制可衰减和可放大预处理器，在微波天线接收到过大或过小的微波信号时使该微波接收机前端的输出保持相对稳定，同时在微波天线突发性接收到超大微波信号时起到保护低噪声放大器的作用，避免其过载，并且扩大了微波接收机前端的线性动态范围，从而代替了传统微波接收机前端中采用较复杂的AGC模块实现上述功能；而且由于这种微波接收机前端是基于MEMS技术实现的，因此它还具有较低的损耗和较小的体积等在线式MEMS微波功率传感器的特点。
文档编号H04B1/06GK102098067SQ20111000310
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月7日 优先权日2011年1月7日
发明者廖小平, 张志强 申请人:东南大学