相控阵天线用4位分布式mems移相器研究

《相控阵天线用4位分布式mems移相器研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、相控阵天线用4位分布式MEMS移相器研究于苏显2016年1月中图分类号：UDC分类号：相控阵天线用4位分布式MEMS移相器研究作者姓名于苏显学院名称机电学院指导教师王婷副教授答辩委员会主席陈曦教授申请学位工学硕士学科专业兵器科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月Researchonphasedarrayantennausing4-bitMEMSdistributedphaseshifterCandidateName:YuSuxianSchoolorDepartment:SchoolofMechatronicEngineeringFacultyMentor

2、:Prof.TingWangChair,ThesisCommittee:Prof.XiChenDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ArmamentScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教

3、育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要相控阵天线具有扫描速度快、波瓣控制灵活等优点，其显著的技术特点和难以估量的潜在优势使其成为雷达、卫星等现代通信系统的研究重点。移相器作为相控阵天线中的重要部件，通过控制相位来改变天线方向图最大值或副瓣电平等参数的指向，决定着相控阵天线的性能。微机电系统(MicroElectro-MechanicalSystem,MEMS)具有微型化、集成化、成本低、可大批量生产的特点，能够为相控阵天线的小型化和高性能化发

4、展提供技术支撑。MEMS移相器具有体积小、损耗少、能耗低等优势，不断优化适用于相控阵天线的MEMS移相器的精度、损耗等性能参数是MEMS移相器研究问题所在。本文以适用于X波段微小型相控阵天线的4位分布式移相器为研究对象，分析了分布式移相器工作原理和等效电路，根据经典理论得到该移相器的结构尺寸及电学参数。通过有限元法对其电磁性能、机械性能进行分析，通过调整移相器的结构尺寸降低单元结构的损耗。对其等效电路模型进行仿真，优化经典理论得到的电学参数，提高移相精度，最终得到适用于微小型相控阵天线并符合设计要求的MEMS分布式移相器。在8-12GHz内，其反射损耗平均值为-15dB，插入

5、损耗平均值为-0.6dB，移相误差平均值为1.5°，0-360°范围内最小移相误差为0.9°，驱动电压为32V，响应时间是1.6μs。在仿真的基础上，对分布式MEMS移相器的工艺流程进行设计，完成了掩膜版的设计与制作。对关键工艺进行研究，针对大面积铜膜剥离困难的情况，添加腐蚀停层来解决该问题，在电阻率大于10000Ω·cm的高阻硅片上，实现了分布式MEMS移相器。测试结果表明，所制作的移相器在移相22.5°时，误差为1°，在移相45°时误差为3°，反射损耗为-18.8dB，插入损耗为-2dB。关键词：MEMS；分布式；移相器；CPW；腐蚀停层I北京理工大学硕士学位论文Abst

6、ractWithabsoluteadvantagesinscanningspeedandcontrolflexibility,phasedarrayantennasarewidelyusedinradar,satellitesandothermoderncommunicationsystems,therefore,hasbeenahotareaofresearchforseveralyears.Phaseshifter,oneofthemostimportantpartsinphasedarrayantenna,changesphaseregularlysothattheef

7、fectiveradiationpatternofthearrayisreinforcedinadesireddirectionandsuppressedinundesireddirections,thusdecidestheperformanceofthephasedarrayantenna.Nowadays，RFdevicesbasedonthetechnologyofMEMSbecomesmoreandmoreattractiveinthecommunicationfieldbecauseofit