一種新型MEMS微波功率傳感器的設(shè)計與模擬

4 結(jié)論

本文提出了一種新型的三明治結(jié)構(gòu)MEMS微波功率傳感器。這種新型傳感器是基于傳熱學(xué)原理，使用四個并聯(lián)的200 Q終端負(fù)載電阻呈上下分布的立體結(jié)構(gòu)，以達(dá)到垂直傳熱的目的，而區(qū)別于傳統(tǒng)微波功率傳感器水平傳熱方式，因此在靈敏度上有了大幅提升。使用ANSYS模擬了三明治結(jié)構(gòu)的終端負(fù)載電阻及熱電堆溫度分布并和傳統(tǒng)型結(jié)構(gòu)做了比較，通過比較可以發(fā)現(xiàn)，在輸入相同功率的情況下(20 mW)，三明治結(jié)構(gòu)的熱電堆熱端具有更高的溫度分布，最高點(diǎn)溫度達(dá)到331 K，高于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)最高點(diǎn)1O K左右，因此在兩種結(jié)構(gòu)冷端溫度基本相等的情況下，三明治結(jié)構(gòu)冷熱端具有更高的溫度差，因?yàn)殪`敏度和熱電堆冷熱端的溫度差成正比，所以這種新型微波功率傳感器具有比傳統(tǒng)型傳感器高得多的靈敏度。同時用HFSS模擬了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和三明治結(jié)構(gòu)的回波損耗S 三明治結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的回波損耗基本一致，在1～6 GHz的頻率范圍內(nèi)，三明治結(jié)構(gòu)的S 小于-30 dB，在6～2O GHz的頻率范圍內(nèi)，S 小于-20 dB，保持了較小的損耗。最后給出了新型傳感器的制造方法與工藝步驟。

參考文獻(xiàn)：

[1] T．Lalinsky，S Hascik，z．Mozolova，E．Burian，^，L D．rziL

The Improved Performance of GaAs Micromachined Power

Sensor Microsystem [J]．Sensors and Actuators A ，76

(1999)：241-246．

田濤(1982一)，男，碩士研究生，主要從

事RF MEMS方面的研究，tiantao606

@ 163．com．

[2] Dehe A，Fricke K，Krozer v．Broadband Thermoelectric Mi—

crowave Power Sensors Using GaAs Foundry Process[c]／／

IEEE 2002 MTT-S Intemationa1 M icrowave Symposium Di—

gest，2002：1829—1832．

[3] Dehe A，Krozer V，Chen B，Hartnagel H L High-sensitity

Microwave Power Se nsor for GaAs—MMIC Implementation

LJ]．IEEE Electron Device Letters，1996，32(23)：2149-

2150．

[4] Dehe A，Krozer V，Fricke K，Klingbeil H，Beilenhoff K，

Hartnagel H L．Integrated Microwave Power Sensor[J]．

IEEE Electron De vice Letters，1995，31(25)：2187—2188．

[5] Milanovic V，Gaitan M，Bowen E D，Tea N H，Zaghoul M E

Therm oelectric Power Sensor for Microwave Applications by

Commercial CMOS Fabrication[-J]．IEEE Electron De vice Let—

ters，1997，18(9)：450—452．

[6] Hasclik，T．Lalinsky，J．Kuzmik，^，L Porges，z．Mozolova．

The Fabrication of Thin GaAs Cantilever Beams for Power

Sensor Microsystem Using RIE[-J]．Vacuum，1996，47：1215—

1217．

[7] E H．Klaassen，R J．Reay，e Storment，G T．A．Kovacs．

Micromachined Thermally Isolated Circuits[J]．Sensors and

Actuators A，1997，58：43—50．

[8] K．Mutama，K．Beilenhoff， Megej，R Domer，E Flecken—

stein，P．Heyman，J．Dickmann，C Woe1k，H．L Hartnage1．

Micromachined 60 GHz GaAs Power Se nsors with Integrated

Receiving Antenna[C]／／2001 IEEE MTT-S Digest，2001，3：

2235—2238．

廖小平(1966一)，男，教授、博士生導(dǎo)師，

主要從事RF MEMS研究，xpliao@

seu．edu．ell