一種90°分布式MEMS 移相器的設(shè)計(jì)

0 序言
近年來隨著射頻微機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，MEMS移相器越來越受到人們廣泛關(guān)注，已經(jīng)成為人們主要研究的MEMS器件之一。與傳統(tǒng)的移相器相比，MEMS移相器多采用半導(dǎo)體材料作襯底，用微機(jī)械加工技術(shù)制備，具有頻帶寬、損耗小、成本低、超小型化、易于與IC、MMIC電路集成等優(yōu)點(diǎn)，因此在微波及毫米波控制電路中具有廣泛的應(yīng)用前景【1】。美國密歇根大學(xué)的Barker博士通過在共面波導(dǎo)上周期加載MEMS 金屬橋的方法，首先實(shí)現(xiàn)了毫米波段寬頻帶的MEMS移相器，如圖1 所示,它的基本原理是通過改變MEMS 金屬橋的高度來改變傳輸路徑上的相移常數(shù)，從而達(dá)到改變相移的目的【2】。本文基于電容耦合式MEMS開關(guān)，設(shè)計(jì)出一種90° 分布式MEMS移相器。


1 分布式MEMS移相器的工作原理
分布式MEMS移相器的基本設(shè)計(jì)思想是在共面波導(dǎo)上周期性的加載有高電容比率的MEMS可動薄膜橋，從而增加共面波導(dǎo)與地之間的分布電容，使共面波導(dǎo)傳輸線成為一個(gè)慢波系統(tǒng)，起到相位延遲的作用【3】。在線上施加一個(gè)直流偏壓，可以改變分布式電容，引起傳輸線參數(shù)的變化，從而改變電磁波的相位。相移量大小由MEMS單元電容的比率( )和傳輸線自身電容所決定。分布式MEMS移相器工作在移相時(shí)的等效電路圖如圖2所示【4】。

1 C 和1 L 分別是CPW傳輸線的分布電容和電感。


則特性阻抗為:

相速度為：