基于RFMEMS單刀多擲開關(guān)的五位數(shù)字移相器.pdf

1、微波和毫米波移相器是電信和雷達(dá)中相控陣天線的關(guān)鍵組件，基于 MEMS開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的移相器具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)、低插損、高精度的特點(diǎn)，在未來有著廣闊的應(yīng)用空間和巨大的發(fā)展前景。
　　本文設(shè)計(jì)了一個(gè)8~12GHz頻段的RF MEMS五位開關(guān)線型移相器。首先分析了直接接觸式MEMS串聯(lián)開關(guān)的二次下拉效應(yīng)和電磁模型，并對(duì)MEMS單刀多擲串聯(lián)開關(guān)進(jìn)行了等效電路模型的建立和參數(shù)擬合；隨后對(duì)金絲鍵合線進(jìn)行了3D物理模型的建立和微波特性分析，針對(duì)鍵

2、合線不同的拱高、跨距、根數(shù)、間距進(jìn)行S參數(shù)仿真，得出了各尺寸參數(shù)對(duì)鍵合線寄生參數(shù)和微波性能的影響，提出了降低鍵合線寄生電感的方法，建立了鍵合線的等效電路模型，并對(duì)等效電路模型進(jìn)行了參數(shù)提取；最后提出了一種基于單刀多擲開關(guān)的五位數(shù)字移相器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，精確設(shè)計(jì)了延遲線和基準(zhǔn)線的尺寸和形狀，并通過移相器控制電路實(shí)現(xiàn)各相移狀態(tài)之間的切換，再利用擬合得到的開關(guān)和鍵合線的電路模型對(duì)整個(gè)移相器進(jìn)行 S參數(shù)仿真。仿真得到的各相移狀態(tài)插入損耗在8~12GH

3、z頻段優(yōu)于-2dB，回波損耗優(yōu)于-20dB，移相精度在1°以內(nèi)。通過測(cè)試得到的各相移狀態(tài)插入損耗在0~12GHz頻段優(yōu)于-3.5dB，在8~12GHz插入損耗平均值在-3.2dB左右，回波損耗在0~12GHz頻段優(yōu)于-15dB，在10GHz以后惡化比較嚴(yán)重，在12GHz處的回波損耗平均值接近-10dB，相移的絕對(duì)誤差在大多數(shù)相移狀態(tài)下在2°以內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，但在相移狀態(tài)為303.75°、213.75°、123.75°、33.75°時(shí)，