1.本发明专利涉及mems微机械传感器领域，尤其涉及一种高过载水平的微波功率传感器及其控制方法。
背景技术：
2.基于微机电系统（mems）的微波技术的发展已经成为一个国家科技水平发展的重要标志。在微波的信号产生、传输及接受等各个环节的研究中，微波功率的测量是必不可少的基本测试技术。目前，传统的悬臂梁结构由于本身重力影响，过载功率随着灵敏度的提升不断减小，导致电容式微波功率传感器的量程极小，使用场景受到局限。近年来，随着mems制作工艺的不断发展，使得基于长度可变悬臂梁的微波功率传感器成为可能。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高过载水平的微波功率传感器及其控制方法。
4.为解决现有技术问题，本发明公开了一种高过载水平的微波功率传感器，包括地线、共面波导传输线、锚区、预设锚点、悬臂梁和电容极板，所述地线的数量为两条，两条地线分别设于共面波导传输线的两侧，其中一侧的地线通过锚区连接悬臂梁，所述共面波导传输线位于悬臂梁的下方，所述预设锚点位于锚区与共面波导传输线之间，悬臂梁在下拉的过程中，某一时刻悬臂梁接触到预设锚点，所述电容极板设于另一侧的地线与共面波导传输线之间，预设锚点和电容极板均位于悬臂梁的下方。
5.进一步地，还包括衬底，地线、共面波导传输线、锚区、预设锚点、悬臂梁和电容极板均设于衬底上。
6.进一步地，所述衬底的材质为氮化镓。
7.进一步地，所述锚区和预设锚点均设于地线的上端。
8.进一步地，所述电容极板连接地线的侧面。
9.相应地，一种高过载水平的微波功率传感器的控制方法，采用上述的一种高过载水平的微波功率传感器；当微波信号进入时，会产生静电力使悬臂梁弯曲，从而导致悬臂梁与下方电容极板的距离减小，使得电容发生变化，通过测量电容的改变量得到微波功率。
10.相应地，一种高过载水平的微波功率传感器的控制方法，采用上述的一种高过载水平的微波功率传感器；下拉悬臂梁，使悬臂梁接触到预设锚点，使得悬臂梁的等效长度减小，悬臂梁的刚度因此提升，提高了悬臂梁的过载功率，拓展传感器的量程。
11.本发明具有的有益效果：本发明利用电容式检测微波信号，属于在线式，相比较于传统的终端热电式微波功率传感器，不会完全消耗掉微波信号，可以被后续过程继续利用，具有灵敏度高，测量范
围广等优点；本发明利用长度可变悬臂梁检测微波信号，相比较于传统的电容式微波功率传感器，其过载功率显著提升，具有量程宽、灵敏度高等优点。
附图说明
12.图1为本发明的微波功率传感器的俯视图。
13.图2为本发明的微波功率传感器的主视图。
14.其中，1-地线、2-共面波导传输线、3-锚区、4-预设锚点、5-悬臂梁、6-电容极板。
实施方式
15.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
16.如图1所示，本发明的一种高过载水平的微波功率传感器，由地线1、共面波导传输线2、锚区3、预设锚点4、悬臂梁5、电容极板6组成；共面波导传输线2设于中部，预设锚点4和电容极板6分别位于共面波导传输线2的两侧，预设锚点4和电容极板6的外侧分别设置一条地线1，锚区3设于位于预设锚点4一侧的地线1上，悬臂梁5连接锚区3。
17.如图2所示，；还包括衬底，地线1、共面波导传输线2、锚区3、预设锚点4、悬臂梁5和电容极板6均设于衬底上，其中地线1设于衬底上端的两侧，共面波导传输线2设于衬底上端的中部，共面波导传输线2的两侧分别设置预设锚点4和电容极板6，悬臂梁5通过锚区3悬于共面波导传输线2、预设锚点4和电容极板6的上方。
18.悬臂梁5与电容极板6之间就构成了电容器。在共面波导传输线2上传输的微波功率会对悬臂梁5产生向下的静电力，导致悬臂梁5发生形变产生位移，进而改变悬臂梁5与电容极板6之间的电容值，再通过一个测电容电路就可以得到共面波导上传输的微波功率的大小。和传统的悬臂梁结构相比，此长度可变悬臂梁由于在下拉过程中缩短了梁的等效长度，梁结构的刚度因此提升，因而可以极大地提高系统的过载功率。
19.电容式微波功率传感器的特点是：输入匹配较好、传输损耗较低，且与cmos工艺兼容。可以对共面波导进行阻抗匹配设计以提高微波特性，引入预设锚点4可以在悬臂梁5工作过程中改变梁结构的等效长度，并将锚区3放置在共面波导传输线2的外侧以去除寄生电容的影响，提供更加准确的电容测量。
20.该电容传感器由于应用了长度可变悬臂梁，具有更高的过载功率，同时保持了较好的分辨率以及较高的灵敏度，可以测量更高功率的微波信号，具有良好的抗过载性。
21.综上所述：该基于长度可变悬臂梁的微波功率传感器采用mems平面加工工艺，具有体积小、集成度高和灵敏度高等优点。此外利用长度可变悬臂梁，不仅可以极大地提高待测微波信号的功率范围，具有良好的抗过载性，对电容式传感器具有保护作用；而且可以保留悬臂梁结构较好的分辨率，极大地提高检测信号的精度和系统本身的灵敏度。综上所述，本基于长度可变悬臂梁的微波功率传感器具有精度高、测量范围大、灵敏度高等优点。
22.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。且在本发明的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。
23.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：
1.一种高过载水平的微波功率传感器，其特征在于，包括地线（1）、共面波导传输线（2）、锚区（3）、预设锚点（4）、悬臂梁（5）和电容极板（6），所述地线（1）的数量为两条，两条地线（1）分别设于共面波导传输线（2）的两侧，其中一侧的地线（1）通过锚区（3）连接悬臂梁（5），所述共面波导传输线（2）位于悬臂梁（5）的下方，所述预设锚点（4）位于锚区（3）与共面波导传输线（2）之间，悬臂梁（5）在下拉的过程中，某一时刻悬臂梁（5）接触到预设锚点（4），所述电容极板（6）设于另一侧的地线（1）与共面波导传输线（2）之间，预设锚点（4）和电容极板（6）均位于悬臂梁（5）的下方。2.根据权利要求1所述的高过载水平的微波功率传感器，其特征在于，还包括衬底，地线（1）、共面波导传输线（2）、锚区（3）、预设锚点（4）、悬臂梁（5）和电容极板（6）均设于衬底上。3.根据权利要求2所述的高过载水平的微波功率传感器，其特征在于，所述衬底的材质为氮化镓。4.根据权利要求1所述的高过载水平的微波功率传感器，其特征在于，所述锚区（3）和预设锚点（4）均设于地线（1）的上端。5.根据权利要求1所述的高过载水平的微波功率传感器，其特征在于，所述电容极板（6）连接地线（1）的侧面。6.一种高过载水平的微波功率传感器的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种高过载水平的微波功率传感器；当微波信号进入时，会产生静电力使悬臂梁（5）弯曲，从而导致悬臂梁（5）与下方电容极板（6）的距离减小，使得电容发生变化，通过测量电容的改变量得到微波功率。7.一种高过载水平的微波功率传感器的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种高过载水平的微波功率传感器；下拉悬臂梁（5），使悬臂梁（5）接触到预设锚点（4），使得悬臂梁（5）的等效长度减小，悬臂梁（5）的刚度提升，提高悬臂梁（5）的过载功率，拓展传感器的量程。
技术总结
本发明公开了一种高过载水平的微波功率传感器及其控制方法。该传感器由衬底、共面波导传输线、悬臂梁、预设锚点和电容极板组成。预设锚点设置在悬臂梁固定锚点与共面波导传输线之间，电容极板被安置于悬臂梁的下方，与预设锚点分列共面波导传输线两侧，有一个输出端与电容极板相连用于检测电容。当微波信号进入的时候会引起电容的变化，通过测量变化值即可间接得到微波信号的功率。此传感器采用长度可变悬臂梁结构，克服了传统悬臂梁结构为了提高灵敏度导致过载功率过小的问题，不仅极大地提高了传感器的过载功率，扩展了传感器的量程，并且由于增加了锚点，还能在一定程度上保护悬臂梁避免因输入功率过大导致结构坍塌。臂梁避免因输入功率过大导致结构坍塌。臂梁避免因输入功率过大导致结构坍塌。
技术研发人员：朱越 金叶 王德波
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/27