雙熱電堆平衡式MEMS微波功率傳感器的研究.pdf

1、本文設計了一種新型的MEMS微波功率傳感器,并進行了具體的研究，介紹了微電子機械系統(tǒng)的發(fā)展歷史,詳細研究了傳統(tǒng)型微波功率傳感器的發(fā)展歷程,對國內(nèi)外已有的各種微波功率傳感器文獻進行了深入研究和總結(jié),指出了傳統(tǒng)型微波功率傳感器存在的主要問題及一般解決方法,概括了本文的主要工作及所設計傳感器的目標要求。 本文闡述了間接加熱式微波功率傳感器的原理及傳熱學知識,具體介紹了傳感器的三個組成部分即共面波導、終端負載電阻及熱電堆的工作原理。提出

2、了一種新型的雙熱電堆平衡式MEMS微波功率傳感器。這種新型微波功率傳感器運用了電路知識里的差分原理,與傳統(tǒng)微波功率傳感器相比,這種新結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)微波功率傳感器結(jié)構(gòu)的右端加入了與左端完全相同的熱電堆、終端負載電阻和共面波導傳輸線,微波功率首先通過左端共面波導(CPW)傳輸給終端負載電阻使其發(fā)熱,熱量使放置在左端負載電阻附近的左端熱電堆的溫度升高,同時,右端的終端負載電阻也吸收直流電壓源的能量從而使右端熱電堆的溫度升高,通過調(diào)節(jié)右端電路中電壓

3、源的大小,使左右兩個熱電堆的輸出端熱電勢相等,則左端待測微波信號的功率就等于右端直流電阻上消耗的功率,從而實現(xiàn)微波信號功率的測量。與原來已有的各種MEMS微波功率傳感器相比,本文提出的新型微波功率傳感器利用了對稱的思想,抵消了由于各種熱損失所帶來的功率測量誤差,解決了傳統(tǒng)型微波功率傳感器靈敏度不高的問題。接著,本文在雙熱電堆平衡式微波功率傳感器的基礎上提出了一種在CPW前端加天線的無線接收式微波功率傳感器結(jié)構(gòu),分析了傳感器的工作過程,優(yōu)

4、化了傳感器的結(jié)構(gòu)。然后,本文對傳感器的三個主要部分進行了分析與討論。針對共面波導部分,歸納了目前存在的一些減小共面波導損耗的方法,提出了改進結(jié)構(gòu)并通過HFSS模擬證實了結(jié)構(gòu)的正確性；對于終端負載電阻部分,建立了傳感器終端負載電阻的熱學解析模型,利用ANSYS模擬了傳感器終端負載電阻的溫度分布以驗證該熱學模型的正確性；對于熱電堆部分,本文建立了傳感器熱電堆的溫度分布模型,并用ANSYS進行了模擬驗證,此外,利用已有的傳感器微波損耗模型推導