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微波移相器是能改变电磁波相位的器件,广泛应用在相控阵雷达和微波通信系统中。因此高性能的移相器在这些系统中起着至关重要的作用。与传统的移相器相比,MEMS移相器具有频带宽、损耗低、成本低、微型化、易于集成等优点,在微波电路中具有广泛应用前景。 本论文在分类叙述了MEMS移相器工作原理的基础上,重点研究了分布式(加载线型)MEMS移相器。首先从理论上分析MEMS移相器的Bragg频率、下拉电压、相移量等参数的理论计算方法以及影响其性能的因素,并采用ADS、HFSS等软件进行模拟分析,优化MEMS移相器的设计结构。在此基础上,设计了Ka波段分布式MEMS移相器的版图,采用适当的工艺进行实际制备。搭建试验平台,对试验制备的样片进行测试分析。 在获得大的相移量和高可靠性的同时实现低下拉电压值是衡量MEMS移相器综合性能的一项重要指标,本文在综合考虑影响MEMS移相器性能的各种因素后,通过合理选材和优化设计结构,在25V的偏压下实现了0—253°的相移量,具有3.1x10~6次的振动寿命,其中寿命值与国外报道的单个开关相接近,下拉电压优于同期国内外的报道。此外,本文还对MEMS移相器Bragg截止频率进行了深入分析和数值模拟,该研究不仅对MEMS移相器Bragg截止频率提供一种设计依据,而且属于国内外的领先报道。 最后本文还对开关线型MEMS移相器中的接触式开关进行了研究,设计制备的接触式MEMS开关获得了良好的隔离度和传输特性,为下一步进行开关线型MEMS移相器的研制打下了基础。 测试结果证明,本文对硅基微波MEMS器件的设计是合理的,所选择的材料和制备工艺是比较切实可行的。作者相信MEMS移相器在射频通信领域将具有巨大的潜力和广泛的应用前景。