[實用新型]五位射頻微機電式移相器

無效

• 申請號: 200920242644.6
• 申請日: 2009-10-21
• 公開（公告）號: CN201540938U
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 鮑景富;張曉升;杜亦佳
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P1/18
• 分類號: H01P1/18;B81B7/02
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 詹福五

技術領域

本實用新型屬于射頻通信及微電子機械(MEMS)技術，特別是一種涉及五位分布式射頻微機電結構移相器，該移相器尤其適合用于射頻/微波等高頻波段。

背景技術

移相器是通信系統設備中的基本部件，微波和毫米波移相器更是組成接收發機和相控陣天線的關鍵部件。目前，傳統移相器主要采用鐵氧體材料、PIN二極管或FET開關來實現，體積較大、功耗高，難以適應現代無線通信系統發展的要求。近年來，微電子機械系統(MEMS)技術的迅猛發展，促進了射頻微機電(RF?MEMS)移相器的發展，采用MEMS技術制得的移相器具有低功耗、高品質因數、高隔離度、與IC工藝兼容和體積小等特點。此類移相器主要分為開關線型和分布式兩類，其中開關線型移相器是通過MEMS開關選通信號通道，利用傳輸線延遲來實現移相功能，此類移相器與傳統移相器相比雖然具有低功耗、高品質因數、高隔離度、與IC工藝兼容的特點，但仍存在體積較大、工藝復雜、移相精度不高等缺陷；分布式移相器則包括CPW(共面波導)信號線、CPW地線及設于信號線上表面的絕緣層，MEMS金屬梁及其支撐，比例電容上極板、下極板，2-4個直流加載電極及與MEMS金屬梁之間的連接導線，基片及設于其上的絕緣層；其工作原理是通過在MEMS梁上周期性加載驅動電壓，利用電容的移相特性來實現移相功能；該分布式移相器雖然具有結構較簡單、體積較小的特點，但由于其金屬梁采用板體梁及固定支撐結構，梁與對應的信號線之間距離的變化是依賴金屬梁的形變來實現，而板體金屬梁的彈性系數大，因此所需下拉的電壓高(20V～80V)、移相步進亦較大、移相器位數也因此仍較低(僅2-4位)、移相精度差，難以與現有的電子通信系統配套使用；而若要實現小步進移相、提高移相器位數，就需要加大金屬梁的寬度、增大其電容比，即需加大其體積，這又不利于其小型化；其直流偏置電壓通過直流加載電極的正極及連接線直接加載于MEMS金屬梁上，而負極接于CPW信號線上，因而在MEMS金屬梁上同時存在直流和交流信號，MEMS金屬梁會因交直流的串擾產生自激振蕩而失去移相功能；此外，為實現高電容比，該移相器需將比例(補償)電容上、下極板的間距設置較近、上極板與金屬梁則不能設于同一水平面，就需單獨對上極板采取電鍍工藝制作，這又增加了制作的復雜性；因而該分布式移相器存在所需下拉的電壓高、移相步進較大、移相位數及移相精度較低，而可靠性較差，難以與現有的電子通信系統配套使用，不適應現代無線通信系統發展的要求等缺陷。

發明內容

本實用新型的目的是研究設計一種五位射頻微機電式移相器，在實現360°移相的基礎上，達到降低插入損耗及下拉電壓、減小移相的步進幅度、有效提高移相器位數及移相精度，避免MEMS金屬梁因交直流串擾產生的自激振蕩而失去移相功能、提高其可靠性，以適應現代無線通信系統發展要求等目的。