一种90°分布式mems 移相器的设计

《一种90°分布式mems 移相器的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一种90°分布式MEMS移相器的设计王倡献，熊祥正，肖华清（西南交通大学电磁所，成都，610031）摘要：RFMEMS移相器具有传统移相器所无法比拟的体积小、损耗小、成本低、频带宽、易于集成等突出优点。通过在共面波导信号线上贴敷低介电常数的薄层绝缘介质,使得MEMS金属桥与共面波导信号线在“关”态下形成MIM电容的方法,实现了提高“关”“开”两种状态下的电容比,从而提高了单位长度上的相移量。在Ka波段下，建立90°分布式MEMS移相器的等效电路，并对其进行了仿真优化，达到要求的技术指标。关键词：RFME

2、MS；分布式MEMS传输线；MEMS金属桥中图分类号:TN623文献标识码:A。A90DistributedMEMSphaseshiftertheoreticalanalysisandnumericalsimulationWangChang-xian，XiongXiang-zheng，XiaoHua-qing（SouthWestJiaoTongUniversity,ChengDu,610031）Abstract:RFMEMSphaseshifterwiththetraditionalphaseshift

3、erunmatchedbysmallsize,smallloss,lowcost,frequencybandwidth,easy-tohighlighttheadvantagesofintegration.BysignalingCPWOnlineApplicationlowdielectricconstantthinlayerofinsulatingmedium,makingMEMSthinmetalbridgesurfacewaveguidesignallineinthe"off"stateforme

4、dundertheMIMcapacitorwaystoenhancetherealizationofthe"off","open"twostatecapacitanceratio,resultinginimprovedunitonthelengthofthephase-shiftcapacity.IntheKaband,setupdistributedMEMSphaseshifterequivalentcircuit,andcarriedoutasimulationoptimizationofthere

5、quiredtechnicalspecifications.Keywords:RFMEMS;distributedMEMStransmissionline;MEMSmetalbridge0序言近年来随着射频微机械技术的发展，MEMS移相器越来越受到人们广泛关注，已经成为人们主要研究的MEMS器件之一。与传统的移相器相比，MEMS移相器多采用半导体材料作衬底，用微机械加工技术制备，具有频带宽、损耗小、成本低、超小型化、易于与IC、MMIC【1】电路集成等优点，因此在微波及毫米波控制电路中具有广泛的应用前景

6、。美国密歇根大学的Barker博士通过在共面波导上周期加载MEMS金属桥的方法，首先实现了毫米波段宽频带的MEMS移相器，如图1所示,它的基本原理是通过改变MEMS金属桥的高度来改变传输【2】路径上的相移常数，从而达到改变相移的目的。本文基于电容耦合式MEMS开关，设计°出一种90分布式MEMS移相器。S图1分布式MEMS移相器俯视图1分布式MEMS移相器的工作原理分布式MEMS移相器的基本设计思想是在共面波导上周期性的加载有高电容比率的MEMS可动薄膜桥，从而增加共面波导与地之间的分布电容，使共面波导

7、传输线成为一个慢【3】波系统，起到相位延迟的作用。在线上施加一个直流偏压，可以改变分布式电容，引起传输线参数的变化，从而改变电磁波的相位。相移量大小由MEMS单元电容的比率(CC)和传输线自身电容所决定。updown【4】分布式MEMS移相器工作在移相时的等效电路图如图2所示。L1L1C1CC1Cbb图2理想带负载CPW传输线C和L分别是CPW传输线的分布电容和电感。11εeffC=(1)12cZ02LCZ=(2)110其中ε是CPW线有效介电常数；Z是传输线的特征阻抗；c是真空速度。eff0则特性阻抗

8、为:L1Z=lC(3)C+b1s相速度为：1v=l(4)CLC()+b11s其中S是开关电容的周期性间距，C为加载的开关电容。随着并联的开关电容的增加b与无负载相比，相速度减小，要用更长的时间来传输信号，从而实现一定的相移量。如果移相器在两个状态下的移相系数分别为β和β，则移相器的单位长度相移量为：12⎛⎞11Δ=−=φββω⎜⎟−12⎜⎟vv⎝⎠updownCupCdown(5)=+ω((LC)−LC(+))11ss11Cup=+ωLC(