【摘 要】
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移相器作为相位控制阵列中的关键微波器件,广泛应用于电信和雷达领域,其主要功能是对波的相位进行调整。MEMS移相器因其移相精度高、插入损耗低、线性度高、成本低等优点,被广泛应用于雷达、电子对抗、遥感、辐射测量等领域。本文完成了高性能射频MEMS单刀双掷开关和高精度开关线型MEMS移相器的设计,并完成了射频MEMS单刀双掷开关的加工及测试。首先,对MEMS移相器的核心部件—射频MEMS单刀双掷开关进行
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移相器作为相位控制阵列中的关键微波器件,广泛应用于电信和雷达领域,其主要功能是对波的相位进行调整。MEMS移相器因其移相精度高、插入损耗低、线性度高、成本低等优点,被广泛应用于雷达、电子对抗、遥感、辐射测量等领域。本文完成了高性能射频MEMS单刀双掷开关和高精度开关线型MEMS移相器的设计,并完成了射频MEMS单刀双掷开关的加工及测试。首先,对MEMS移相器的核心部件—射频MEMS单刀双掷开关进行设计与研究。通过对共面波导衬底材料和特征阻抗的分析,完成了共面波导传输线的设计;之后提出了漏斗型及阶梯型两种功分器结构,完成了宽频段、高性能的射频MEMS单刀双掷开关的设计。其次,对MEMS移相器进行设计与研究。通过对开关线型MEMS移相器工作原理的研究,完成延迟线的理论计算;通过级联射频MEMS单刀双掷开关和延长线结构完成MEMS移相器的初步设计;通过优化移相器转角结构及空气桥结构,完成K波段及Ka波段两款4位开关线型MEMS移相器的设计;并通过HFSS软件仿真优化获得了最佳的仿真结果。最后,研究了RF MEMS移相器的核心部件—射频MEMS单刀双掷开关的加工与测试。完成了射频MEMS单刀双掷开关的版图设计和工艺流程设计。采用电镀、光刻、蚀刻等MEMS工艺制作射频MEMS单刀双掷开关,并对射频MEMS单刀双掷开关样品进行测试。测试结果表明,射频MEMS单刀双掷开关的驱动电压为60.1V,开关响应时间为57μs,在0.1～20GHz的频率范围内,插入损耗优于-0.48d B,隔离度优于-32d B。射频MEMS单刀双掷开关具有良好的微波性能。
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