一種90°分布式MEMS 移相器的設計

0 序言
近年來隨著射頻微機械技術的發展，MEMS移相器越來越受到人們廣泛關注，已經成為人們主要研究的MEMS器件之一。與傳統的移相器相比，MEMS移相器多采用半導體材料作襯底，用微機械加工技術制備，具有頻帶寬、損耗小、成本低、超小型化、易于與IC、MMIC電路集成等優點，因此在微波及毫米波控制電路中具有廣泛的應用前景【1】。美國密歇根大學的Barker博士通過在共面波導上周期加載MEMS 金屬橋的方法，首先實現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，從而達到改變相移的目的【2】。本文基于電容耦合式MEMS開關，設計出一種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移相器的基本設計思想是在共面波導上周期性的加載有高電容比率的MEMS可動薄膜橋，從而增加共面波導與地之間的分布電容，使共面波導傳輸線成為一個慢波系統，起到相位延遲的作用【3】。在線上施加一個直流偏壓，可以改變分布式電容，引起傳輸線參數的變化，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：