X波段RF MEMS開關(guān)線型移相器的研究.pdf

1、微波移相器在儀器、測(cè)量、功率合成器以及線性放大器等領(lǐng)域中，尤其是在相控陣?yán)走_(dá)天線陣列中有廣泛的應(yīng)用。盡管相控陣天線陣列仍主要用于軍用雷達(dá)和其他追蹤平臺(tái)，在近十年也出現(xiàn)了許多商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用：如在低地球軌道通訊衛(wèi)星星座，碰撞預(yù)警雷達(dá)，智能高速公路系統(tǒng)和自動(dòng)控制高速公路系統(tǒng)中等。軍用相控陣?yán)走_(dá)主要使用基于鐵氧體開關(guān)的移相器（其制造成本較高，約占整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的40％左右）。除鐵氧體開關(guān)移相器以外，基于PIN和FET固體開關(guān)的移相器在近十年也逐漸

2、成熟。相比于以上固體開關(guān)移相器技術(shù)，基于MEMS開關(guān)的微波移相器具有截止頻率高，損耗低，體積小等優(yōu)秀特點(diǎn)，在近幾年被廣泛研究。
　　隨著MEMS技術(shù)在射頻領(lǐng)域的應(yīng)用，產(chǎn)生了一個(gè)全新的研究領(lǐng)域—RFMEMS，它使得射頻器件向微型化發(fā)展。RFMEMS器件不僅在體積上遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的射頻器件，方便集成，并且在性能上也有很大的提高。與傳統(tǒng)射頻器件相比，RFMEMS器件具有體積小、功耗低、重量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)，并與傳統(tǒng)的IC技術(shù)相兼容，使得單片

3、集成成為可能?？梢哉f(shuō)，MEMS技術(shù)為無(wú)線通信系統(tǒng)向微型化、低功耗和更高的工作頻率發(fā)展提供了新的技術(shù)途徑。
　　本文深入分析了基于MEMS技術(shù)的微波移相器的基本理論，綜述了各種MEMS移相器電路的工作原理。針對(duì)開關(guān)線型移相器片上面積較大的缺點(diǎn)，采用叉指式共面波導(dǎo)傳輸線作為開關(guān)線型移相器的延遲線，構(gòu)建了一種緊湊型MEMS開關(guān)線移相器，并且通過(guò)增加輔助驅(qū)動(dòng)電極、懸空梁折疊結(jié)構(gòu)等技術(shù)措施，有效降低了MEMS開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓。采用Covent

4、orWare，Ansoft HFSS有限元分析軟件對(duì)上述靜電驅(qū)動(dòng)RFMEMS開關(guān)以及45°、90°和180°移相器進(jìn)行了全面系統(tǒng)的仿真分析。結(jié)果表明，雖然叉指式共面波導(dǎo)有效地降低了移相器的片上面積，但是移相器具有較低的插入損耗和適當(dāng)?shù)母綦x度，有效保持了MEMS移相器的關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
　　采用改良的UV-LIGA工藝，完成了45°、90°和180°移相器樣品的集成制造。相比于傳統(tǒng)硅基底開關(guān)線型移相器，本文所研制的移相器的片上面積減小