2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

本文采用DMTL結(jié)構(gòu)在高阻硅襯底上實現(xiàn)了2位DC~30GHz數(shù)字移相器,30GHz時相移為105°，最大插損小于-1.8dB，駐波好于-11dB。由于驅(qū)動電壓加在橋與CPW地線之間，增加驅(qū)動面積使驅(qū)動電壓小于20V。

2.2.1 設計與制造

2位DC~30GHz移相器是采用高阻硅襯底，在3.3mm長CPW傳輸線上周期性制造6個并聯(lián)MEMS電容，如圖4所示。通過橋與CPW傳輸線的地之間加載DC驅(qū)動來改變CPW傳輸線的負載電容，偏置電壓通過高阻線直接加載到橋上，各個橋之間通過彎曲的高阻線連接，使橋之間隔離。

圖4、2位移相器掃描電鏡照片

2.2.2 測試結(jié)果

使用HP8510c矢量網(wǎng)絡分析儀和150μmGGB探針臺對移相器進行在片測量，使用LRM校準，驅(qū)動電壓為18V。測量結(jié)果如圖5所示。表1是在15GHz時一組相移數(shù)據(jù)。

從測試結(jié)果可以看出，在32GHz以下具有很好的線性，插損小于-1.8dB，駐波好于-11dB，在30GHz時最大，相應為105°。32GHz以上相移曲線明顯向上彎曲，產(chǎn)生非線性，插損也明顯增大，實際相移小于設計相移是由于CPW的地線與MEMS橋的錨位間隙較小，使橋不能與CPW的地線完全接觸，減小了下態(tài)電容。

3、發(fā)展趨勢

RF MEMS移相器具有低插損、低功耗、寬帶寬、小體積、重量輕的優(yōu)點，是機載雷達、星用雷達的理想器件，對戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)略偵察、制導均有重要意義，其中開關(guān)線型移相器的插損主要取決于開關(guān)導通時的插損，同時要求兩條路徑之間有足夠高的隔離，因此要求開關(guān)具有較低的導通插損和高的截止隔離度，因此它的帶寬取決于開關(guān)的帶寬，同時設計上須對T型頭進行匹配設計，保證在寬頻帶內(nèi)有較小的反射。反射型MEMS移相器頻帶較窄、芯片面積較小，但插損較大，同時高頻時反射線長度變短，使開關(guān)制造有一定困難。DMTL型移相器和開關(guān)線型移相器都具有純時延的特性，插損小，設計和制造較容易，是未來發(fā)展的重點。我們相信RF MEMS移相器在未來雷達和通訊系統(tǒng)中將起到越來越大的作用。

參考文獻：

[1] BARKER N S, REBEIZ G M. Distributed MEMS truetime delay phase shifter and wide-band switches[J]. IEEE Trans on MTT, 1998, 46(11):1-10.
[2] BORGIOLI A, LIU Y, NAGRA A S, et al. Low-loss distributed mems phase shifter[J]. IEEE Microwave and Guided Wave Lett, 2000, 10(1):7-10.
[3] HAYDEN J S, REBEIZ G M. A low-loss Ka-band distributed MEMS 2-bit phase shifter using metal-airmetal capacitors [A]. 2002 IEEE MTT-S Int Microwave Symp Digest[C]. Seattle, Washington, 2002,337- 340.
[4] PILLANS B, ESHELMAN S, MALCZEWSKI A, et al. Ka-band RF MEMS phase shifters[J]. IEEE Microwave Guided Wave Lett, 1999, 9(12):520-522.
[5] TAN G L, MIHAILOVICH R.E, HACKER J B, et al. A very-low-loss 2-bit X-band RF MEMS phase shifter [A]. 2002 IEEE MTT-S Digest[C].Seattle, Washington,2002,333-335.
[6] MALCZEWSKI A, et al. X-band RF MEMS phase shifters for phased array applications[J]. IEEE Microwave Wireless Comp Lett, 1999, 9(12):517-519.
[7] KIM H T,PARK J H, YIM J H et al. A compact V-band 2-bit reflection-type MEMS phase shifter[J]. IEEE Microwave and Wireless Comp Lett, 2002, 12(9): 324- 326.

作者：婁建忠，趙正平，楊瑞霞，呂苗，胡小東