基于mems寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度補(bǔ)償電阻的倍頻器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度補(bǔ)償電阻的倍頻器，包括MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器、溫度補(bǔ)償電阻R、直流自動(dòng)增益控制AGC放大器、第一壓控振蕩器VCO1、第二壓控振蕩器VCO2、第一可變電阻R1和第二可變電阻R2、除法器。本發(fā)明的有益效果為：倍頻器具有寬頻帶特性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率的參考信號(hào)的倍頻；通過可變電阻對(duì)壓控振蕩器電壓的控制和對(duì)直流自動(dòng)增益控制AGC放大器增益的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)參考信號(hào)和反饋信號(hào)的同步調(diào)節(jié)，即便在電路存在波動(dòng)的情況下也能實(shí)現(xiàn)倍頻；具有溫度補(bǔ)償特性，在溫度發(fā)生變化時(shí)，能夠消除溫度變化對(duì)倍頻器狀態(tài)的影響，具有溫度穩(wěn)定性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單新穎，操作方便，與GaAs單片微波集成電路兼容。
【專利說明】
基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度補(bǔ)償電阻的倍頻器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及微電子機(jī)械系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是一種基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度 補(bǔ)償電阻的倍頻器。
【背景技術(shù)】
[0002] 倍頻器是一種利用反饋控制原理獲得參考信號(hào)頻率N倍的頻率信號(hào)的儀器。倍頻 器在眾多領(lǐng)域，如無線通信、雷達(dá)、數(shù)字電視中都有廣泛應(yīng)用。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，倍頻器大多是針對(duì)單個(gè)頻點(diǎn)的倍頻，無法滿足寬帶通訊系統(tǒng)的需求， 此外，溫度穩(wěn)定性也是對(duì)倍頻器的基本要求之一。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種結(jié)構(gòu)合理的基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè) 器和溫度補(bǔ)償電阻的倍頻器，實(shí)現(xiàn)寬頻帶范圍內(nèi)不同頻率信號(hào)的倍頻，并避免溫度變化對(duì) 倍頻器的影響。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度補(bǔ)償電 阻的倍頻器，包括MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器、溫度補(bǔ)償電阻R、直流自動(dòng)增益控制AGC放大器、 第一壓控振蕩器VC01、第二壓控振蕩器VC02、第一可變電阻R1和第二可變電阻R2、除法器； 溫度補(bǔ)償電阻R與直流自動(dòng)增益控制AGC放大器的基極偏置電阻化并聯(lián)；電源Ve通過第一可 變電阻R1加載到第一壓控振蕩器VC01上，同時(shí)通過第二可變電阻R2加載到直流自動(dòng)增益控 制AGC放大器上;第一壓控振蕩器VC01產(chǎn)生參考信號(hào)，通過調(diào)節(jié)第一可變電阻R1的大小改變 第一壓控振蕩器VC01的頻率;參考信號(hào)和反饋信號(hào)分別加載到MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器的地 線2和CPW信號(hào)線3組成的兩個(gè)對(duì)稱的輸入端口，得到與相位差有關(guān)的直流電壓V，直流電壓V 輸入直流自動(dòng)增益控制AGC放大器，放大后的信號(hào)為第二壓控振蕩器VC02的控制電壓Vc2,第 二壓控振蕩器VC02的輸出信號(hào)通過除法器后，頻率變?yōu)樵瓉淼?/N，作為倍頻器的反饋信號(hào) 輸入MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器；調(diào)節(jié)第二可變電阻R2的大小控制直流自動(dòng)增益控制AGC放大 器的增益，調(diào)節(jié)第二壓控振蕩器VC02的控制電壓，控制反饋信號(hào)的控制電壓和頻率；同步調(diào) 節(jié)第一可變電阻R1和第二可變電阻R2,使第二壓控振蕩器VC02的輸出頻率為第一壓控振蕩 器VC01輸出頻率的N倍，完成對(duì)不同頻率的參考信號(hào)的倍頻。
[0006] 優(yōu)選的，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器輸出的直流電壓V變大，溫度 補(bǔ)償電阻R及其與化的并聯(lián)電阻也會(huì)增大，導(dǎo)致直流自動(dòng)增益控制AGC放大器的基極電位降 低，增益減小，補(bǔ)償直流電壓V變大帶來的影響，同時(shí)調(diào)節(jié)第二可變電阻R2，使直流自動(dòng)增益 控制AGC放大器的輸出電壓Vc2保持穩(wěn)定，不受溫度變化的影響;溫度降低時(shí)，溫度補(bǔ)償電阻R 及其與化的并聯(lián)電阻減小，基極電位升高，直流自動(dòng)增益控制AGC放大器的增益變大，補(bǔ)償 直流電壓V變小帶來的影響，同時(shí)調(diào)節(jié)第二可變電阻R2，使直流AGC放大器的輸出電壓Vc2保 持穩(wěn)定，倍頻器具有溫度穩(wěn)定性。
[0007] 優(yōu)選的，電源化通過可變電阻第一可變電阻R1和第二可變電阻R2分別加載到第一 壓控振蕩器VCOl和直流自動(dòng)增益控制AGC放大器上，第一壓控振蕩器VCOl在由第一電阻R1 調(diào)節(jié)的控制電壓Vci的控制下，輸出參考信號(hào)，通過調(diào)節(jié)第一電阻R1，控制參考信號(hào)的頻率； 參考信號(hào)和反饋信號(hào)通過輸入端口輸入MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器后，首先通過功合器進(jìn)行矢 量合成，合成信號(hào)通過熱電式功率傳感器轉(zhuǎn)化為與相位差有關(guān)的直流電壓V，經(jīng)直流輸出電 極11輸出，此直流電壓V可W表示為:y=《c〇s銜V-心>-w)，其中K為與輸入信號(hào)幅度有關(guān) 的系數(shù)，ω ref為參考信號(hào)角頻率，ω back為反饋信號(hào)角頻率，巧為固有相位差;MEMS寬頻帶相 位檢測(cè)器輸出的直流電壓V通過第一端口 14輸入至直流自動(dòng)增益控制AGC放大器進(jìn)行放大， 放大后的直流電壓Vc2可W表示為乂： = (的-心坤)，其中A為直流自動(dòng)增益控制AGC 放大器的增益系數(shù)，放大后的直流電壓Vc2為第二壓控振蕩器VC02的控制電壓，通過第二端 口 15控制第二壓控振蕩器VC02的輸出頻率，壓控振蕩器輸出頻率ω?？蒞通過下式表達(dá)： : = λ·..化'e?s((w.,, -W ,. )< +溝，通過調(diào)節(jié)第二可變電阻R2，改變直流自動(dòng)增益控制AGC 放大器的直流偏置電源Ve實(shí)現(xiàn)對(duì)增益系數(shù)A的調(diào)節(jié)，從而改變第二壓控振蕩器VC02的控制 電壓及其相應(yīng)的輸出信號(hào)的頻率;第二壓控振蕩器VC02的輸出信號(hào)通過第Ξ端口 16輸入除 法器，經(jīng)過除法器后，頻率變?yōu)樵瓉淼?/N
此信號(hào)為倍頻器的反饋信號(hào)，通過第 四端口 17重新輸入MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器;通過同步控制第一可變電阻R1和第二可變電阻 R2,使反饋信號(hào)和參考信號(hào)的頻率相等，目I
第二壓控振蕩器VC02的輸出頻 率是第一壓控振蕩器VC01輸出頻率的N倍，實(shí)現(xiàn)倍頻，得到在寬頻帶范圍內(nèi)工作的倍頻器。
[0008] 優(yōu)選的，MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器在不同頻率下的輸出直流電壓V存在波動(dòng)的情況 下，依然可W通過調(diào)節(jié)第一可變電阻R1和第二可變電阻R2來實(shí)現(xiàn)倍頻，倍頻后的信號(hào)通過 第五端口 18輸出。
[0009] 優(yōu)選的，MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器WGaAsl為襯底，包括功合器和熱電式功率傳感 器，功合器包括地線2、CPW信號(hào)線3、第一 ACPS傳輸線4、第二A(PS傳輸線5、第^ACPS傳輸線6 和隔離電阻7,熱電式功率傳感器包括終端電阻8、熱電堆半導(dǎo)體臂9、熱電堆金屬臂10、直流 輸出電極11;MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器WGaAs為襯底，地線2與CPW信號(hào)線3構(gòu)成功合器的輸入 和輸出端口，第一ACPS傳輸線4、第二ACPS傳輸線5和第SA(PS傳輸線6相級(jí)聯(lián)，隔離電阻7分 別設(shè)置在第一 ACPS傳輸線4、第二ACPS傳輸線5和第SACPS傳輸線6的末端，終端電阻8設(shè)置 在CPW信號(hào)線3的輸出端口處，熱電堆半導(dǎo)體臂9與熱電堆金屬臂10依次連接，構(gòu)成熱電堆， 直流輸出電極11連接在熱電堆兩端。
[0010] 優(yōu)選的，第一ACPS傳輸線4的特征阻抗為Z1，第二ACPS傳輸線5的特征阻抗為Z2,第 傳輸線6的特征阻抗為Z3。
[0011] 本發(fā)明的有益效果為:倍頻器具有寬頻帶特性，可W實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率的參考信號(hào) 的倍頻;通過可變電阻對(duì)壓控振蕩器電壓的控制和對(duì)直流自動(dòng)增益控制AGC放大器增益的 控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)參考信號(hào)和反饋信號(hào)的同步調(diào)節(jié)，即便在電路存在波動(dòng)的情況下也能實(shí)現(xiàn)倍 頻;具有溫度補(bǔ)償特性，在溫度發(fā)生變化時(shí)，能夠消除溫度變化對(duì)倍頻器狀態(tài)的影響，具有 溫度穩(wěn)定性;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單新穎，操作方便，與GaAs單片微波集成電路兼容。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的倍頻器俯視圖。
[OOK]圖視本發(fā)明的倍頻器的A-A'向剖面圖。
[0014] 圖3是本發(fā)明的倍頻器的B-B'向剖面圖。
[0015] 圖4是本發(fā)明的倍頻器的C-C'向剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 如圖1、2、3和4所示，一種基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度補(bǔ)償電阻的倍頻器， 包括MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器、溫度補(bǔ)償電阻R、直流自動(dòng)增益控制AGC放大器、第一壓控振蕩 器VC01、第二壓控振蕩器VC02、第一可變電阻R1和第二可變電阻R2、除法器;溫度補(bǔ)償電阻R 與直流自動(dòng)增益控制AGC放大器的基極偏置電阻化并聯(lián)；電源Ve通過第一可變電阻R1加載到 第一壓控振蕩器VC01上，同時(shí)通過第二可變電阻R2加載到直流自動(dòng)增益控制AGC放大器上； 第一壓控振蕩器VC01產(chǎn)生參考信號(hào)，通過調(diào)節(jié)第一可變電阻R1的大小改變第一壓控振蕩器 VC01的頻率;參考信號(hào)和反饋信號(hào)分別加載到MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器的地線2和CPW信號(hào)線 3組成的兩個(gè)對(duì)稱的輸入端口，得到與相位差有關(guān)的直流電壓V，直流電壓V輸入直流自動(dòng)增 益控制AGC放大器，放大后的信號(hào)為第二壓控振蕩器VC02的控制電壓Vc2,第二壓控振蕩器 VC02的輸出信號(hào)通過除法器后，頻率變?yōu)樵瓉淼?/N，作為倍頻器的反饋信號(hào)輸入MEM饋頻 帶相位檢測(cè)器;調(diào)節(jié)第二可變電阻R2的大小控制直流自動(dòng)增益控制AGC放大器的增益，調(diào)節(jié) 第二壓控振蕩器VC02的控制電壓，控制反饋信號(hào)的控制電壓和頻率；同步調(diào)節(jié)第一可變電 阻R1和第二可變電阻R2,使第二壓控振蕩器VC02的輸出頻率為第一壓控振蕩器VC01輸出頻 率的N倍，完成對(duì)不同頻率的參考信號(hào)的倍頻。
[0017] 當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器輸出的直流電壓V變大，溫度補(bǔ)償電阻 R及其與化的并聯(lián)電阻也會(huì)增大，導(dǎo)致直流自動(dòng)增益控制AGC放大器的基極電位降低，增益 減小，補(bǔ)償直流電壓V變大帶來的影響，同時(shí)調(diào)節(jié)第二可變電阻R2,使直流自動(dòng)增益控制AGC 放大器的輸出電壓Vc2保持穩(wěn)定，不受溫度變化的影響;溫度降低時(shí)，溫度補(bǔ)償電阻R及其與 化的并聯(lián)電阻減小，基極電位升高，直流自動(dòng)增益控制AGC放大器的增益變大，補(bǔ)償直流電 壓V變小帶來的影響，同時(shí)調(diào)節(jié)第二可變電阻R2，使直流AGC放大器的輸出電壓Vc2保持穩(wěn)定， 倍頻器具有溫度穩(wěn)定性。
[0018] 電源Ve通過可變電阻第一可變電阻R1和第二可變電阻R2分別加載到第一壓控振 蕩器VC01和直流自動(dòng)增益控制AGC放大器上，第一壓控振蕩器VC01在由第一電阻R1調(diào)節(jié)的 控制電壓Vci的控制下，輸出參考信號(hào)，通過調(diào)節(jié)第一電阻R1，控制參考信號(hào)的頻率;參考信 號(hào)和反饋信號(hào)通過輸入端口輸入MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器后，首先通過功合器進(jìn)行矢量合 成，合成信號(hào)通過熱電式功率傳感器轉(zhuǎn)化為與相位差有關(guān)的直流電壓V，經(jīng)直流輸出電極11 輸出，此直流電壓V可W表示為：^ = Kcos艇V-媒+如其中K為與輸入信號(hào)幅度有關(guān)的系 數(shù)，Wref為參考信號(hào)角頻率，《bask為反饋信號(hào)角頻率，夢(mèng)為固有相位差;MEMS寬頻帶相位檢 測(cè)器輸出的直流電壓V通過第一端口 14輸入至直流自動(dòng)增益控制AGC放大器進(jìn)行放大，放大 后的直流電壓Vc2可W表示為:心=式KCO哦嗎。/ -?。冰+樹，其中A為直流自動(dòng)增益控制AG訪義大 器的增益系數(shù)，放大后的直流電壓Vc2為第二壓控振蕩器VC02的控制電壓，通過第二端口 15 控制第二壓控振蕩器VC02的輸出頻率，壓控振蕩器輸出頻率ω?？蒞通過下式表達(dá)： ^ = K,^cos(斬.-心> +切，通過調(diào)節(jié)第二可變電阻R2，改變直流自動(dòng)增益控制AGC 放大器的直流偏置電源Ve實(shí)現(xiàn)對(duì)增益系數(shù)A的調(diào)節(jié)，從而改變第二壓控振蕩器VC02的控制 電壓及其相應(yīng)的輸出信號(hào)的頻率;第二壓控振蕩器VC02的輸出信號(hào)通過第Ξ端口 16輸入除 法器，經(jīng)過除法器后，頻率變?yōu)樵瓉淼?/Γ'
此信號(hào)為倍頻器的反饋信號(hào)，通過第 四端口 17重新輸入MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器;通過同步控制第一可變電阻R1和第二可變電阻 R2,使反饋信號(hào)和參考信號(hào)的頻率相等，目[
第二壓控振蕩器VC02的輸出頻 率是第一壓控振蕩器VC01輸出頻率的N倍，實(shí)現(xiàn)倍頻，得到在寬頻帶范圍內(nèi)工作的倍頻器。
[0019] MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器在不同頻率下的輸出直流電壓V存在波動(dòng)的情況下，依然 可W通過調(diào)節(jié)第一可變電阻R1和第二可變電阻R2來實(shí)現(xiàn)倍頻，倍頻后的信號(hào)通過第五端口 18輸出。
[0020] MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器WGaAsl為襯底，包括功合器和熱電式功率傳感器，功合器 包括地線2、CPW信號(hào)線3、第一 ACPS傳輸線4、第二ACPS傳輸線5、第SACPS傳輸線6和隔離電 阻7,熱電式功率傳感器包括終端電阻8、熱電堆半導(dǎo)體臂9、熱電堆金屬臂10、直流輸出電極 11;MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器WGaAs為襯底，地線2與CPW信號(hào)線3構(gòu)成功合器的輸入和輸出端 口，第一ACPS傳輸線4、第二ACPS傳輸線5和第SACF*S傳輸線6相級(jí)聯(lián)，隔離電阻7分別設(shè)置在 第一 A(PS傳輸線4、第二ACPS傳輸線5和第SACPS傳輸線6的末端，終端電阻8設(shè)置在CPW信號(hào) 線3的輸出端口處，熱電堆半導(dǎo)體臂9與熱電堆金屬臂10依次連接，構(gòu)成熱電堆，直流輸出電 極11連接在熱電堆兩端。
[0021 ]第一 ACPS傳輸線4的特征阻抗為Z1，第二ACPS傳輸線5的特征阻抗為Z2，第SACPS 傳輸線6的特征阻抗為Z3。
[0022] 本發(fā)明的基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度補(bǔ)償電阻的倍頻器的制備方法如下：
[0023] 1)準(zhǔn)備GaAs襯底：選用外延的半絕緣GaAs襯底，其中外延N+GaAs的滲雜濃度為 10"cm-3，其方塊電阻值為100~130Ω/Π ;
[0024] 2)光刻并隔離外延的N+GaAs，形成熱電堆的半導(dǎo)體熱偶臂和溫度補(bǔ)償電阻的圖形 W及歐姆接觸區(qū)；
[0025] 3)反刻N(yùn)+GaAs，形成其滲雜濃度為l〇i7cm-3的熱電堆的半導(dǎo)體熱偶臂和溫度補(bǔ)償 電阻；
[0026] 4)光刻:去除將要保留金錯(cuò)儀/金地方的光刻膠；
[0027] 5)瓣射金錯(cuò)儀/金，其厚度共為27抑)A;
[00%] 6)剝離，形成熱電堆的金屬熱偶臂；
[0029] 7)光刻:去除將要保留氮化粗地方的光刻膠；
[0030] 8)瓣射氮化粗，其厚度為1皿；
[0031] 9)剝離；
[0032] 10)光刻:去除將要保留第一層金的地方的光刻膠；
[0033] 11)蒸發(fā)第一層金，其厚度為0.3皿；
[0034] 12)剝離，形成CPW信號(hào)線、A(PS信號(hào)線、地線、直流輸出電極和金屬連接線；
[0035] 13)反刻氮化粗，形成終端電阻，其方塊電阻為25Ω/Π ;
[0036] 14)蒸發(fā)鐵/金/鐵，其厚度為500/1500,/300A:蒸發(fā)用于電鍛的底金；
[0037] 15)光刻:去除要電鍛地方的光刻膠；
[0038] 16)電鍛第二層金，其厚度為2皿；
[0039] 17)反刻鐵/金/鐵，腐蝕底金，形成CPW信號(hào)線、AWS信號(hào)線、地線、直流輸出電極和 金屬連接線；
[0040] 18)將該GaAs襯底背面減薄至100皿；
[0041] 19)將制備的MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器與其它電路元件相連，構(gòu)成倍頻器。
[0042] 區(qū)分是否為該結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)如下：
[0043] 本發(fā)明的基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度補(bǔ)償電阻的倍頻器包含MEMS寬頻帶 相位檢測(cè)器，溫度補(bǔ)償電阻R，直流自動(dòng)增益控制AGC放大器，第一壓控振蕩器VC01和第二壓 控振蕩器VC02,第一可變電阻R1和第二可變電阻R2W及除法器。MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器通 過Ξ節(jié)傳輸線級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)寬帶特性。直流電源Ve通過第一可調(diào)電阻R1和第二可調(diào)電阻R2 分別連接到第一壓控振蕩器VC01和直流自動(dòng)增益控制AGC放大器上，參考信號(hào)由第一壓控 振蕩器VC01產(chǎn)生，通過調(diào)節(jié)第一可調(diào)電阻R1的大小來控制參考信號(hào)的頻率。參考信號(hào)和反 饋信號(hào)通過MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器后輸出包含相位差信息的直流電壓V，經(jīng)直流自動(dòng)增益 控制AG訪義大器進(jìn)行放大，產(chǎn)生第二壓控振蕩器VC02的控制電壓Vc2,第二壓控振蕩器VC02的 輸出信號(hào)經(jīng)除法器后產(chǎn)生反饋信號(hào)，直流自動(dòng)增益控制AGC放大器的增益由第二可變電阻 R2控制，通過調(diào)節(jié)第二可變電阻R2的大小便可控制反饋信號(hào)的頻率，同步調(diào)節(jié)第一可變電 阻R1和第二可變電阻R2使第二壓控振蕩器VC02的輸出頻率是第一壓控振蕩器VC01輸出頻 率的N倍，完成倍頻，實(shí)現(xiàn)在寬頻帶范圍內(nèi)工作的倍頻器。溫度補(bǔ)償電阻R的材料與熱電堆半 導(dǎo)體臂的材料同為N+GaAs，該材料電阻隨溫度升高而增大，隨溫度降低而減小。R與直流自 動(dòng)增益控制AG訪義大器中基極偏置電阻化并聯(lián)。溫度升高時(shí)，MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器輸出的 直流電壓V增大，但是R及其與化的并聯(lián)電阻阻值增大，使直流自動(dòng)增益控制AGC放大器的基 極電位降低，增益減小，補(bǔ)償了直流電壓V增大帶來的影響，同時(shí)調(diào)節(jié)第二可變電阻R2,使直 流自動(dòng)增益控制AGC放大器的輸出電壓Vc2保持穩(wěn)定，不受溫度變化的影響。同理，當(dāng)溫度降 低時(shí)，依然可W保持Ve2不變，倍頻器具有溫度穩(wěn)定性。
[0044] 盡管本發(fā)明就優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了示意和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 只要不超出本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的范圍，可W對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度補(bǔ)償電阻的倍頻器，其特征在于，包括:MEMS 寬頻帶相位檢測(cè)器、溫度補(bǔ)償電阻R、直流自動(dòng)增益控制AGC放大器、第一壓控振蕩器VC01、 第二壓控振蕩器VC02、第一可變電阻R1和第二可變電阻R2、除法器;溫度補(bǔ)償電阻R與直流 自動(dòng)增益控制AGC放大器的基極偏置電阻R b并聯(lián)；電源VE通過第一可變電阻R1加載到第一壓 控振蕩器VC01上，同時(shí)通過第二可變電阻R2加載到直流自動(dòng)增益控制AGC放大器上;第一壓 控振蕩器VC01產(chǎn)生參考信號(hào)，通過調(diào)節(jié)第一可變電阻R1的大小改變第一壓控振蕩器VC01的 頻率;參考信號(hào)和反饋信號(hào)分別加載到MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器的地線（2)和CPW信號(hào)線（3) 組成的兩個(gè)對(duì)稱的輸入端口，得到與相位差有關(guān)的直流電壓V，直流電壓V輸入直流自動(dòng)增 益控制AGC放大器，放大后的信號(hào)為第二壓控振蕩器VC02的控制電壓Vu，第二壓控振蕩器 VC02的輸出信號(hào)通過除法器后，頻率變?yōu)樵瓉淼?/N，作為倍頻器的反饋信號(hào)輸入MEMS寬頻 帶相位檢測(cè)器;調(diào)節(jié)第二可變電阻R2的大小控制直流自動(dòng)增益控制AGC放大器的增益，調(diào)節(jié) 第二壓控振蕩器VC02的控制電壓，控制反饋信號(hào)的控制電壓和頻率；同步調(diào)節(jié)第一可變電 阻R1和第二可變電阻R2,使第二壓控振蕩器VC02的輸出頻率為第一壓控振蕩器VC01輸出頻 率的N倍，完成對(duì)不同頻率的參考信號(hào)的倍頻。2. 如權(quán)利要求1所述的基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度補(bǔ)償電阻的倍頻器，其特征 在于，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器輸出的直流電壓V變大，溫度補(bǔ)償電阻R及 其與Rb的并聯(lián)電阻也會(huì)增大，導(dǎo)致直流自動(dòng)增益控制AGC放大器的基極電位降低，增益減 小，補(bǔ)償直流電壓V變大帶來的影響，同時(shí)調(diào)節(jié)第二可變電阻R2,使直流自動(dòng)增益控制AGC放 大器的輸出電壓V C2保持穩(wěn)定，不受溫度變化的影響;溫度降低時(shí)，溫度補(bǔ)償電阻R及其與Rb 的并聯(lián)電阻減小，基極電位升高，直流自動(dòng)增益控制AGC放大器的增益變大，補(bǔ)償直流電壓V 變小帶來的影響，同時(shí)調(diào)節(jié)第二可變電阻R2,使直流AGC放大器的輸出電壓VC2保持穩(wěn)定，倍 頻器具有溫度穩(wěn)定性。3. 如權(quán)利要求1所述的基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度補(bǔ)償電阻的倍頻器，其特征 在于，電源VE通過可變電阻第一可變電阻R1和第二可變電阻R2分別加載到第一壓控振蕩器 VC01和直流自動(dòng)增益控制AGC放大器上，第一壓控振蕩器VC01在由第一電阻R1調(diào)節(jié)的控制 電壓VC1的控制下，輸出參考信號(hào)，通過調(diào)節(jié)第一電阻R1，控制參考信號(hào)的頻率;參考信號(hào)和 反饋信號(hào)通過輸入端口輸入MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器后，首先通過功合器進(jìn)行矢量合成，合 成信號(hào)通過熱電式功率傳感器轉(zhuǎn)化為與相位差有關(guān)的直流電壓V，經(jīng)直流輸出電極（11)輸 出，此直流電壓V表不為:Ρ?_(_(輯# -1 > + 0)，其中K為與輸入信號(hào)幅度有關(guān)的系數(shù)，ω ref 為參考信號(hào)角頻率，《bac;k為反饋信號(hào)角頻率J為固有相位差;MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器輸出 的直流電壓V通過第一端口（ 14)輸入至直流自動(dòng)增益控制AGC放大器進(jìn)行放大，放大后的直 流電壓Vc2表示為:= -1)〃的，其中A為直流自動(dòng)增益控制AGC放大器的增益系 數(shù)，放大后的直流電壓VC2為第二壓控振蕩器VC02的控制電壓，通過第二端口（ 15)控制第二 壓控振蕩器V C 0 2的輸出頻率，壓控振蕩器輸出頻率ω。通過下式表達(dá)：，通過調(diào)節(jié)第二可變電阻R2，改變直流自動(dòng)增益控制AGC 放大器的直流偏置電源VC實(shí)現(xiàn)對(duì)增益系數(shù)Α的調(diào)節(jié)，從而改變第二壓控振蕩器VC02的控制 電壓及其相應(yīng)的輸出信號(hào)的頻率;第二壓控振蕩器VC02的輸出信號(hào)通過第三端口（16)輸入 除法器，經(jīng)過除法器后，頻率變?yōu)樵瓉淼?/N，，此信號(hào)為倍頻器的反饋信號(hào)，通過 第四端口（17)重新輸入MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器;通過同步控制第一可變電阻R1和第二可變 電阻R2,使反饋信號(hào)和參考信號(hào)的頻率相等：，第二壓控振蕩器VC02的輸 出頻率是第一壓控振蕩器VC01輸出頻率的N倍，實(shí)現(xiàn)倍頻，得到在寬頻帶范圍內(nèi)工作的倍頻 器。4. 如權(quán)利要求3所述的基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度補(bǔ)償電阻的倍頻器，其特征 在于，MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器在不同頻率下的輸出直流電壓V存在波動(dòng)的情況下，依然可以 通過調(diào)節(jié)第一可變電阻R1和第二可變電阻R2來實(shí)現(xiàn)倍頻，倍頻后的信號(hào)通過第五端口（18) 輸出。5. 如權(quán)利要求1所述的基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度補(bǔ)償電阻的倍頻器，其特征 在于，MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器以GaAs (1)為襯底，包括功合器和熱電式功率傳感器，功合器 包括地線（2)、CPW信號(hào)線（3)、第一ACPS傳輸線(4)、第二ACPS傳輸線（5)、第三ACPS傳輸線 (6)和隔離電阻(7)，熱電式功率傳感器包括終端電阻(8)、熱電堆半導(dǎo)體臂(9)、熱電堆金屬 臂（10 )、直流輸出電極（11); MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器以GaAs為襯底，地線（2)與CPW信號(hào)線 (3)構(gòu)成功合器的輸入和輸出端口，第一ACPS傳輸線(4)、第二ACPS傳輸線(5)和第三ACPS傳 輸線(6)相級(jí)聯(lián)，隔離電阻(7)分別設(shè)置在第一 ACPS傳輸線(4 )、第二ACPS傳輸線（5)和第三 ACPS傳輸線(6)的末端，終端電阻(8)設(shè)置在CPW信號(hào)線（3)的輸出端口處，熱電堆半導(dǎo)體臂 (9)與熱電堆金屬臂（10)依次連接，構(gòu)成熱電堆，直流輸出電極(11)連接在熱電堆兩端。6. 如權(quán)利要求5所述的基于MEMS寬頻帶相位檢測(cè)器和溫度補(bǔ)償電阻的倍頻器，其特征 在于，第一 ACPS傳輸線(4)的特征阻抗為Z1，第二ACPS傳輸線(5)的特征阻抗為Z2，第三ACPS 傳輸線(6)的特征阻抗為Z3。
【文檔編號(hào)】H03B19/00GK106059500SQ201610395545
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日
【發(fā)明人】廖小平, 韓居正
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)